Блог новостной категории

В США разработан метод тотального 3D-атласирования мозга

мозг

Исследователи из Рокфеллеровского университета (США) разработали технологию глобального сканирования головного мозга. Метод позволяет воспроизводить детальную 3D-карту всех активных нейронов.

Традиционные инструменты неинвазивного изучения мозга ограничивают диагностику качественным изображением его локальных участков и неясным — при попытке охватить большие. Новая разработка призвана устранить методологический недостаток и, как следствие, значительно ускорить проведение самих исследований.

«В силу особенностей оборудования мы не можем наблюдать “живую” активность мозга в течение длительного времени — мы видим только нейроны, которые задействованы на момент создания снимка. Но наше компромиссное решение дает исчерпывающее представление о большинстве нервных клеток, а также возможность сравнивать их комплексно — осознанно и непредвзято», — сообщила лаборант Элиза Адамс.

Технология основана на применении обновленного протокола iDISCO для визуализации окрашенных клеток. В рамках эксперимента ученые провоцировали у мышей искажения мозговой активности — введением антипсихотиков, раздражением вибриссов или апелляцией к родительским инстинктам — и затем, выждав паузу, осуществляли замер.

Необходимость паузы обусловлена издержками методики: она ориентирована на косвенные показатели, в частности конвертирование нейрональных генов в белки, — процесс занимает около 30 минут.

Посредством iDISCO специалисты получали изображение «прозрачного» мозга, после чего переводили снимок в 3D с помощью лазерного микроскопа. Для обнаружения целевых клеток и сопоставления их с картой нормальной ЦНС использовалось специальное ПО, созданное на базе Института Аллена по изучению мозга. Осуществить процедуру удавалось достаточно оперативно, несмотря на общее количество зафиксированных нейронов — порядка миллиона.

Основной целью методики заявлена помощь в краткосрочных формулировании и проверке гипотез о механизмах функционирования мозга. Самим авторам разработки она помогла подтвердить предположение о влиянии миндалевидного тела мышей на характер их взаимодействия с щенками: чрезмерная активность структуры приводила к агрессии в отношении потомства.

26.05.2016 Источник: naked-science.ru

Ученые усомнились в эффективности пересадки донорского кала

Микрофлора кишечника

9400003620 c4cf3343d4 o 0

Ученые усомнились в том, что процедура пересадки донорского кала, помогающая пациентам с тяжелыми инфекциями кишечника, лечит за счет изменения микрофлоры. Как оказалось, болезнь уходит еще до того, как микрофлора кишечника пациента становится схожей с микрофлорой кишечника донора.

Как пишет Live Science, исследователи изучили действие фекальной трансплантации на восьми пациентах, которым был поставлен диагноз: тяжелое инфекционное заболевание прямой кишки Clostridium difficile. Признанным методом борьбы с ним является ректальное введение здоровых фекалий, взятых от донора. Задача операции – восстановление бактериального баланса в кишечнике. Исследователи отмечают, что после пересадки донорского кала у большинства пациентов симптомы болезни начали уходить через 48 часов после трансплантации, однако микрофлора их кишечника при этом не была схожа с донорской.

По словам гастроэнтеролога из Медицинского центра Святого Франциска в Иллинойсе, доктора Дэниела Мартина, микрофлора кишечника пациента стала похожа на микрофлору донора – как это и ожидалось после пересадки фекалий – лишь спустя три месяца после трансплантации. «Люди часто думают, что достаточно взять и пересадить кал от здорового человека к больному, и это сработает. Однако исследование показывает, что симптомы болезни пациента уходят задолго до того, как баланс его микрофлоры начинает напоминать баланс микрофлоры донора», – пояснил Дэниел Мартин.

Ученые полагают, что в донорском кале существуют одна или несколько «рабочих» бактерий, которые помогают пациенту справиться с болезнью практически моментально. Если это так, исследователи рассчитывают вычислить эти бактерии и делать с их участием лекарственный препарат. К примеру, таблетки, которые можно будет принимать орально, избегая процедуры трансплантации фекалий.

25.05.2016 Источник: naked-science.ru

Ученые успешно превратили стволовые клетки в заготовки сперматозоидов

Репродукция

769194399

Китайские генетики впервые смогли превратить стволовые клетки мышей в полноценные заготовки сперматозоидов, которые можно напрямую использовать для оплодотворения яйцеклеток, и использовали их для выращивания нового поколения грызунов, говорится в статье, опубликованной в журнале Cell Stem Cell.

"Похоже, что это действительно первый раз, когда кому-то удалось продвинуться от нуля и до живого мышонка, используя технологии выращивания сперматозоидов и оплодотворения яйцеклеток в пробирке. Это крайне восхитительный результат, если все это, конечно, правда", — прокомментировал исследование Нильс Гейсен (Niels Geijsen) из университета Хубрехта в Утрехте (Нидерланды), чьи слова приводит журнал Science.

Цзяхао Ша (Jiahao Sha) из Медицинского университета города Нанкин (Китай) и ее коллеги входят в одну из нескольких десятков групп ученых, которые в последние годы работают над созданием технологий, позволяющих превратить эмбриональные или "перепрограммированные" стволовые клетки в полноценные сперматозоиды и яйцеклетки, а также в их "заготовки".

Формирование половых клеток в организме, как показали все эти эксперименты, является крайне сложным и многоступенчатым процессом, воспроизвести который полностью до сих пор не удавалось. За последние годы японские генетики и их коллеги из США и других стран мира создавали различные прототипы будущих половых клеток, у которых был один общий недостаток – они требовали дозревания внутри половых органов самца или самки, что мешает их использованию в репродуктивной медицине.

Ша и ее коллеги смогли пройти дальше, научившись заставлять будущие половые клетки вступать в фазу мейоза – двухэтапное деление не на одну, а на четыре клетки, в ходе которого каждая из четвертинок "материнской" клетки получает не двойной, а одинарный набор хромосом.

Этого ученые смогли добиться неортодоксальным и очень трудоемким образом – они погружали наборы клеток-"заготовок" сперматозоидов в культуры тканей яичек новорожденных мышей, в которых присутствовали и отсутствовали определенные гормоны, и наблюдали за тем, что происходило с ними.

Подобная методика помогла китайским молекулярным биологам подобрать особый гормональный "коктейль", который заставлял заготовки половых клеток делиться посредством мейоза и превращаться в подобие будущих сперматозоидов. Получив некоторое количество таких клеток, ученые ввели их в яйцеклетки мышей и поместили в утробы здоровых самок. К их удивлению, подобная операция завершилась успешно, и мыши дали здоровое и способное к размножению потомство.

"Если эта технология будет безопасной и работоспособной и при работе с человеческими клетками, то наше открытие позволит создать принципиально новую методику искусственного оплодотворения. Сегодня многие варианты подобной помощи не подходят для некоторых семейных пар, и мы надеемся, что наш подход к выращиванию сперматозоидов повысит шансы зачать для мужчин, страдающих от бесплодия", — заключает Ша.

Новости по теме:

Биологи научились выращивать сперматозоиды «в пробирке»

Японские биологи превратили стволовые клетки в "заготовки" яйцеклеток

Ученые Японии впервые вырастили мышь с помощью стволовой iPS-клетки

26.02.2016 Источник: ria.ru

В старости виновато накопительство

Теории старения

Профессор Медицинской школы Гарвардского Университета Вадим Гладышев представил свою новую синтетическую теорию старения на прошедшей в Санкт-Петербурге конференции «Биомедицинские инновации для здоровья и долголетия», организатором которой выступила компания IVAO.

В старости виновато накопительство - Вадим Гладышев

Вадим Гладышев на конференции «Биомедицинские инновации для здоровья и долголетия». Фото IVAO.

Старение – без преувеличения одна из самых больших загадок биологии. Специалисты не могут прийти к единому мнению о том, почему же оно возникает и, почему, в конце концов, организм может умереть, что называется, от старости. Одни ссылаются на гены, другие – на то, что все мы в любом случае запрограммированы на смерть, третьи говорят о том, что после размножения организм фактически выполнил свою функцию и должен освободить место другим. Профессор Гладышев предлагает к рассмотрению свою теорию делетериома (от англ. deleterious – вредный), основанную на кумулятивном воздействии накапливающихся в организме проблем, которые в итоге и приводят к смерти.

Согласно одному из распространенных определений, старость – это период жизни от утраты способности к размножению до смерти, но постепенное увеличение смертности начинается гораздо раньше. Более того, некоторые организмы умудряются не стареть. «Откуда мы знаем, стареет организм или нет? Есть виды, у которых смертность увеличивается с возрастом, например, как у человека, где этот показатель начиная с 15 лет увеличивается экспоненциально. А есть те, у кого этого не происходит, например гидра, или бактерии, которые просто делятся пополам», – рассказывает профессор Вадим Гладышев. Несколько лет назад в его лаборатории расшифровали геном одного из самых загадочных животных с точки зрения продолжительности жизни – африканского грызуна голого землекопа. Недавно мы писали о том, что некрасивых животных изучают меньше. Со всей уверенностью можно заявить, что голые землекопы при всей своей специфической внешности вниманием ученых-геронтологов не обделены.

Существует закономерность, согласно которой чем животное крупнее, тем оно дольше живет. Голый землекоп из этого довольно стройного ряда выбивается – будучи размером с мышь и массой всего 30 граммов, он умудряется доживать до 32 лет, причем мало меняясь с возрастом, то есть, всячески демонстрируя феномен так называемого пренебрежимого старения. С другой стороны, чем организм крупнее, тем в нем больше клеток, а значит, больше шансов на то, что в какой-то момент начнет развиваться рак (а это одно из главных возраст-зависимых заболеваний не только у человека, но и у млекопитающих), ну, или вообще что-то пойдет не так. Но, что удивительно, самые крупные млекопитающие, такие как киты или слоны, живут долго, например, один гренландский кит дожил до 211 лет. Этот феномен известен как парадокс Пето. Исходя из того, что ученые сегодня знают о старении, можно сказать, что каждый вид-долгожитель имеет какие-то свои адаптационные механизмы, которые позволяют ему жить долго в определенных условиях среды. Голому землекопу – под землей, китам – в холодном океане, а слонам в жарких саваннах.

Но есть ли все-таки какой-то общий закон природы, согласно которому, в конце концов, все умирают? Вадим Гладышев считает, что имеющиеся на сегодняшний день теории описывают какую-то одну сторону проблемы – ослабление способности ДНК к репарации, накопление мутаций, эволюционно запрограммированная смерть и так далее. Но, возможно, причины старения нужно искать на более глубоком уровне, на уровне физических и химических свойств биологических молекул и процессов, все из которых в чем-то несовершенны. С возрастом их последствия накапливаются, и в итоге вся эта биологическая энтропия приводит к тому, что организм уже просто не может жить. В статье, посвященной детальному описанию данной теории, которая совсем недавно была опубликована в журнале Aging cell (Aging: progressive decline in fitness due to the rising deleteriome adjusted by genetic, environmental, and stochastic processes), автор приводит очень понятное сравнение старения живого организма со сроком эксплуатации автомобиля. В зависимости от компании производителя и марки машины (генетика и популяционные особенности), от того, по каким дорогам автомобиль ездит (образ жизни), от марки топлива (еды) и других факторов, разные автомобили могут оставаться на ходу разное время.

Но нам прежде всего интересны мы сами. Так от чего же зависит то, как долго мы проживем? По мнению профессора Гладышева, на это влияют три фактора. Человек хоть и представляет собой один биологический вид, но все-таки внутри этого вида довольно выражен полиморфизм. То есть одни люди в силу разных генетических причин просто стареют быстрее, а другие медленнее. Кроме того, мы восприимчивы к воздействию окружающей среды: курение, жирная еда, стресс и другие факторы. А третий фактор – случайные события. У нас у всех в геноме постоянно происходят мутации, но у кого-то они приводят к выключению нужного гена, а у кого-то затрагивают участки генома, которые не отвечают за какие-то важные функции. Бывают такие генетические везунчики.

В условиях, близких к идеальным, средняя продолжительность жизни человека составляет 80-85 лет. В исключительных случаях люди доживают до 120 лет и даже чуть больше – самой старой жительнице нашей планеты француженке Жанне Кальман было 122 года, когда она умерла. Но Вадим Гладышев считает, что физического предела для продления человеческой жизни нет: «Мы такие же живые организмы как мыши или червяки, которым уже научились продлевать жизнь на довольно значительный срок. Значит и у нас есть шанс. Я не знаю, когда это будет, и насколько удастся продлить жизнь человеку, но это возможно».

5.05.2016 Источник: Юлия Смирнова, «Наука и жизнь»

Обратимы ли эффекты старения

Простыми словами старение можно описать как процесс, в который вовлечены биологические механизмы, ведущие к постепенно происходящему ухудшению состояния здоровья, как когнитивного (умственного), так и физического.

Очевидно, что старение неизбежно. Тогда как многие из нас хотели бы остановить часы и избежать задувания свечей на именинном пироге, являющихся непрозрачным намеком на увеличивающийся возраст, это выходит за пределы возможностей медицины.

Однако возможно в обозримом будущем мы получим в свое распоряжение подходы, которые позволят уменьшать или устранять эффекты старения. И сейчас мы ведем речь не о кремах против старения и не о косметической хирургии.

В последние годы проводится все больше исследований, посвященных разработке стратегий, направленных на борьбу со старением в его основе. То есть с клеточными процессами, способствующими развитию возрастных болезней и изменений внешнего вида стареющего человека.

В данном разрезе мы разберемся в биологических причинах старения, проанализируем предлагаемые учеными стратегии борьбы с проявлениями старения и рассмотрим возможности повышения своих шансов на здоровое старение.

Генетическая теория старения

Многие исследователи считают, что эффекты старения являются результатом воздействия множества генетических и внешних факторов, которые для разных людей могут отличаться.

Согласно генетической теории старения, продолжительность жизни человека, также как его цвет волос и рост, подвержена влиянию генов, наследуемых им от родителей.

Эта теория выглядит правдоподобно, так как исследования продемонстрировали, что для детей долгожителей с большой вероятностью также характерна большая продолжительность жизни.

Опубликованные в 2013 году результаты, полученные шведскими исследователями из Каролинского института, свидетельствуют о том, что процесс старения подвержен влиянию митохондриальной ДНК, наследуемой человеком от матери. В экспериментах на мышиных моделях авторы установили, что самки мышей передают своим потомкам мутации митохондриальной ДНК, накапливающиеся на протяжении жизни под действием факторов внешней среды, что уменьшает продолжительность жизни потомков.

Однако, несмотря на убедительность доказательств генетической теории старения, неоспоримым является тот факт, что здоровое старение и долголетие во многом зависят от влияния окружающей среды, то есть употребляемой пищи, физических нагрузок, особенностей среды обитания, а также воздействия различных соединений, в том числе токсинов на протяжении всей жизни.

Окислительный стресс и длина теломер

По мере старения ДНК человека накапливает повреждения, возникающие под действием внешних факторов. Несмотря на то, что в большинстве случаев клетки способны к восстановлению таких повреждений, иногда это выходит за пределы их возможностей.

Чаще всего это является результатом окислительного стресса, при котором организм не располагает достаточным количеством антиоксидантов для восстановления повреждений, вызванных свободными радикалами. Окислительный стресс признан ключевым механизмом процесса старения.

Еще одной важной причиной повреждений ДНК является укорочение теломер – защитных концевых участков хромосом.

теломеры

Теломеры естественным образом укорачиваются по мере старения, их длина уменьшается при каждом делении клетки. Слишком короткие теломеры утрачивают способность защищать хромосомы, что способствует их повреждению, влекущему за собой преждевременное старение и развитие заболеваний.

Результаты недавней работы британских исследователей их Кембриджского университета свидетельствуют о том, что вызванное воздействием факторов окружающей среды укорочение теломер может передаваться следующим поколениям. Авторы установили, что детеныши крыс, испытывавших недостаток кислорода во время внутриутробного развития (к чему у человека часто приводит курение женщины во время беременности), имели более короткие теломеры по сравнению с теломерами детенышей животных, не испытывавших дефицита кислорода во внутриутробном развитии.

Более того, испытывавшие дефицит кислорода детеныши имели аномалии кровеносных сосудов, что является признаком ускоренного старения и предрасположенности к развитию заболеваний сердечно-сосудистой системы.

Свидетельства в пользу того, что длина теломер играет важную роль в процесс старения, приобрели настолько большой вес, что специалисты хотят использовать этот параметр в качестве биомаркера возрастных болезней.

Например, в прошлом году были опубликованы результаты исследования, авторы которого продемонстрировали, каким образом определенный профиль длины теломер в клетках крови можно использовать для прогнозирования риска развития рака.

Что же произойдет, если исследователи найдут способ увеличивать длину теломер для защиты от возрастных болезней и других проявлений старения? А что если они идентифицируют стратегию, способную защитить от окислительного стресса?

Такие подходы могут быть не такими уж и далекими от реальности.

Увеличение длины теломер для замедления старения

В прошлом году в The FASEB Journal была опубликована статья, в которой ученые Стэнфордского университета утверждали, что им удалось найти способ увеличения длины теломер человека. Исследователи использовали для увеличения длины теломер модифицированную форму рибонуклеиновой кислоты (РНК), содержащую кодирующую последовательность для TERT – активного компонента фермента, увеличивающего длину теломер и известного как теломераза.

Трехкратное воздействие модифицированной РНК на культуру человеческих клеток позволило за несколько дней увеличить длину теломер примерно на 1 000 нуклеотидов – около 10%. Авторы считают, что это достижение на шаг приблизило нас к победе над возрастными болезнями, в том числе сахарным диабетом и болезнями сердца, а также генетическими заболеваниями, такими как миодистрофия Дюшенна.

Однако, согласно данным, полученным другими учеными, мы вполне можем быть в состоянии самостоятельно предпринимать меры по увеличению длины теломер для замедления процесса старения.

В декабре 2014 года были опубликованы данные, согласно которым увеличению длины теломер способствует средиземноморская диета, обычно включающая большое количество овощей, фруктов, орехов и оливкового масла и совсем мало насыщенных жиров, молочных продуктов, мяса и птицы.

В исследовании с участием более чем 4 600 здоровых женщин среднего возраста исследователи установили, что более выраженное соблюдение средиземноморской диеты соответствовало большей длине теломер.

Результаты еще одного исследования, опубликованные в сентябре 2014 года в British Journal of Sports Medicine, указывают на то, что уменьшение количества времени, проводимого в сидячем положении, может предотвратить укорочение теломер и увеличить продолжительность жизни.

Удаление митохондрий для омоложения стареющих клеток

В феврале этого года доктор Жуан Пасуш (João Passos) из института изучения старения при университете Ньюкасла и его коллеги предложили новую стратегию, которая, по их словам, способна обращать вспять процесс старения. Она заключается в полном удалении митохондрий из клеток.

Митохондрии известны как «энергетические центры», снабжающие клетки необходимой для поддержания жизнедеятельности энергией, однако более ранние исследования также продемонстрировали взаимосвязь между митохондриями и окислительным стрессом.

В своем исследовании, результаты которого были опубликованы The Embo Journal, ученые повышали в стареющих человеческих клетках активность аутофагии – процесса, обычно используемого клетками для удаления поврежденных митохондрий. Результатом этого было уничтожение всех митохондрий.

Дальнейшие наблюдения показали, что тотальное уничтожение митохондрий в стареющих клетках запускало процесс омоложения, что сопровождалось снижением уровней маркеров клеточного старения до значений, характерных для более молодых клеток.

Обращая вспять старение головного мозга

Когда речь идет о старении, одним из наиболее важных вопросов является его влияние на познавательную функцию.

Большинство людей по мере старения испытывают угасание познавательных функций. Это происходит из-за возрастного уменьшения размеров определенных регионов головного мозга, в особенности ассоциированных с обучением и памятью, что приводит к нарушениям взаимодействий между нервными клетками.

У части людей может развиваться более тяжелая форма угасания познавательной функции, известная как болезнь Альцгеймера, которой в США страдают примерно 5,1 миллиона людей в возрасте 65 лет и старше. Однако считается, что развитие этого заболевания запускается накоплением белковых бляшек и тяжей в ткани мозга, а не уменьшением объема его отдельных регионов.

Однако исследователи находят все новые и новые медицинские стратегии, потенциально способные обращаться вспять процесс старения головного мозга. В феврале в The Journal of Neuroscience были опубликованы результаты исследования, авторам которого удалось проделать это с головным мозгом крыс. Ученые университета Калифорнии в Ирвайне в течение трех месяцев ежедневно давали 11 крысам препарат ампакин, тогда как еще 12 крыс получали плацебо.

Визуализация ткани мозга продемонстрировала, что крысы группы контроля в «среднем возрасте» имели более короткие и менее ветвистые дендриты – отростки нейронов, способствующие межнейронному взаимодействию, – чем в «подростковом возрасте».

В то же время у принимавших ампакин крыс ни длина, ни ветвистость дендиритов практически не уменьшилась с возрастом, что свидетельствует о перспективности ампакина в качестве средства для предотвращения или даже устранения эффектов старения головного мозга.

Полноценное питание и физические упражнения для уменьшения проявлений старения

Тогда как, судя по всему, медицинские исследования уже вплотную приблизились к разработке перспективных стратегий обращения процесса старения вспять, скорее всего, до появления на рынке препаратов, увеличивающих длину теломер, пройдет еще немало времени.

Однако мы можем, не дожидаясь этого, воспользоваться рядом рекомендаций по снижению выраженности эффектов старения.

О пользе регулярных физических упражнений для здоровья можно лишний раз не напоминать, однако результаты многочисленных исследований свидетельствуют о том, что они оказывают положительное влияние и на процесс старения.

В октябре прошлого года были опубликованы данные, согласно которым аэробные нагрузки, такие как ходьба и езда на велосипеде, в среднем и пожилом возрасте ассоциированы с лучшим здоровьем головного мозга, тогда как результаты более ранней работы продемонстрировали взаимосвязь между аэробными упражнениями и снижением риска развития болезни Альцгеймера.

Еще одно исследование, результаты которого были опубликованы в 2014 году в PLOS One, показало, что совершаемые несколько раз в неделю пробежки могут замедлить процесс старения пожилых людей, способствуя поддержанию лучшей подвижности и качества жизни. При проведении другой работы было установлено, что ежедневный бег в течение 5-10 минут может добавить 3 года к ожидаемой продолжительности жизни.

Употребление здоровой пищи также считается ключевым фактором здорового старения. В октябре прошлого года в журнале Neurology были опубликованы результаты исследования, свидетельствовавшие о способности средиземноморской диеты защищать головной мозг от старения.

Национальный институт изучения старения США рекомендует придерживаться диеты, включающей фрукты, овощи и зерновые, в особенности цельнозерновые продукты, обезжиренные молочные продукты или молочные продукты с низким содержанием жира, морепродукты, нежирное мясо и птицу. Также рекомендации включают ограничение употребления насыщенных и транс-жиров, холестерина, соли и рафинированных углеводов.

Переживаете по поводу морщин?

Что касается старения кожи, в том числе уменьшения выраженности морщин и пигментных пятен, Американская академия дерматологии предлагает ряд рекомендаций:

Защищайте кожу от солнечных лучей, входящее в их состав ультрафиолетовое излучение со временем повреждает волокна кожи, что приводит к снижению ее эластичности.
Не курите, курение ускоряет старение кожи, способствует появлению морщин и ухудшению цвета лица.
Придерживайтесь здоровой диеты, так как употребление большого количества сахара и других рафинированных углеводов ассоциировано с преждевременным старением кожи.
Ограничивайте употребление алкогольных напитков, оно приводит к дегидратации кожи, что со временем вызывает ее повреждение.
Применяйте щадящие методы очищения: обработка скрабами может ускорить старение кожи, поэтому для удаления косметики и загрязнений используйте мягкие очищающие средства.
Ежедневно наносите увлажняющие средства, они обеспечат гидратацию кожи, задерживая влагу внутри и обеспечивая свежий внешний вид.

Как однажды сказала знаменитый французский модельер Коко Шанель: «Природа дает вам лицо, которое вы имеете в 20 лет, но вы сами заслуживаете лицо, которое будете иметь в 50 лет».

Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Medical News Today: The effects of aging: can they be reversed?

16.05.2016