ГРУДНОЕ МОЛОКО: ТОЛЬКО ПЛЮСЫ

Никаму не секрет, что ни одна смесь не может заменить вскармливание грудным молоком. Белок грудного молока, лактоферрин, чрезвычайно полезен. На его основе даже создано лекарственное средство "Лапрот", применяемое при токсических состояниях, вызванных разными причинами. Несмотря на все положительные стороны, у белка есть и отрицательные. В крови он очень быстро разрушается, поэтому требуется его систематическое введение. Для продления действия лактоферрина в организм следует вводить не сам белок, а кодирующий его ген. Данный ген ученые включили в состав вирусного вектора аденовируса человека с модифицированным геномом. В итоге получилась наноконструкция, безвредный вирус, геном которого содержит ген лактоферрина человека. Эксперименты показали: когда происходит введение этой конструкции, молочный белок в сыворотке крови лабораторных животных синтезируется в течение еще четырех недель.  Конструкцию с лактоферрином вводили мышам с привитой опухолью, карциномой легких Льюис, карциномой Эрлиха и саркомой. И на ранних стадиях развития препарат тормозил рост всех опухолей, не позволяя образовываться метастазам. Можно сказать, что ученым удалось создать препарат нового поколения.

А вот ученые из университета Массачусетса утверждают, что клетки грудного молока могут использовоться для диагностики рака.

А также в ходе исследования Питера Хартман из Университета Западной Австралии в грудном молоке обноружил в больших количествах стволовых клеток. По словам экспертов, данное открытие перевернет современную медицину, и изменит отношение к эмбриональным стволовым клеткам. Хартману  удалось вырастить данные клетки в лаборатории и превратить их в три типа слоев эмбриональных клеток - энтодерму, мезодерму и эктодерму. Было доказано, что эти клетки могут стать клетками кости, сустава, жира, поджелудочной железы, печени и нейронами. Стволовые клетки в грудном молоке состовляют 2%, хотя это зависит от продолжительности выработывания у женщины грудного молока, также от размера груди и еще от других факторов. Но все же ученым еще предстоит протестировать клетки, выделенные из молока, на мышах, чтобы проверить, насколько они безопасны, образуют ли они опухоли. Также исследователи планируют проследить за тем, как эти клетки ведут себя, попадая в организм младенцев.

Можно привести еще множество примеров о пользе грудного молока. Мы же постараемся подчеркивать только последние открытия или гипотезы о нем.

Полностью доказано, что кормящие мамы защищены от повышенного давления. Также исследования показали, что вскармливание уменьшает риск повышенного холестерина, диабета и болезней сердца.

Давно было известно, что грудное молоко в виду своей питательности полезно для мозга, однако половое различие немало удивило экспертов: рудное вскармливание полезно для всех детей, однако лишь мальчики по-настоящему выигрывают от подобного рациона. Ученые во главе с Венди Одди из австралийского Института Телетон доказали: грудное молоко позволяет мальчикам в дальнейшем лучше учиться. По мнению Одди, весь секрет может скрываться в эстрогене, содержимое в молоке. Он защищает мальчиков от эмоциональных перегрузок. Также помогают жирные кислоты.

Американские ученые выяснили, что грудное вскармливание может защитить женщин, страдающих рассеянным склерозом, от повторных проявлений болезни.

Много еще можно рассказать о полезных свойствах грудного молока: например, оно быстро снимает восполение глаз и ушей.

Думаем, что еще будет повод возвращаться к этой теме: исследования грудного молока продолжаются…

ГЕН ДЕТСТВА ИЛИ В КАЖДОМ ИЗ НАС ЖИВЕТ РЕБЕНОК

Есть такое выражение: «Все мы из детства», также можно добавить: «В каждом из нас живет ребенок». Теперь уже можно сказать, что эти выражения имеют свое научное разъяснение. Учеными было выяснено, что обстоятельства жизни в детстве заметно сказываются на ДНК человека. Последствия сохраняются и в зрелом возрасте – и даже разбогатевший бедняк несет следы пережитого на генетическом уровне.
Исследование, проведенное канадскими и британскими учеными, касалось процесса метилирования ДНК. Метилированием называется модификация молекулы ДНК (присоединением метильной группы к нуклеотиду цитозину) без изменения самой нуклеотидной последовательности – этот механизм действует в течение всей жизни и тесно связан с регулированием активности генома высших организмов – как правило, метилированный ген менее активен.

Авторы работы попытались найти взаимосвязь между метилированием генов и социально-экономическими факторами детства человека. Как ни удивительно, но оригинальная идея подтвердилась: у людей, выросших в очень богатых и очень бедных семьях, обнаруживаются сильные различия в метилировании их ДНК. Совокупный эффект от воздействия в детстве таких факторов, как здоровье, жилье, профессии родителей, более чем вдвое сильнее, чем от текущих («взрослых») условий жизни – авторы выявили общим числом 1252 различия против 545-ти.

В ходе исследования ученые отобрали 40 наиболее полно документированных историй жизни из 10 тыс. жителей Великобритании, родившихся в марте 1958 г. Первый этап работы проводился, когда подопытным было по 45 лет. Получив образцы их крови, авторы выделили из них ДНК – для наблюдения максимального эффекта были отобраны люди, в детстве или взрослом возрасте успевшие побывать хотя бы на одном полюсе жизни – от изрядного богатства до полной нищеты. Ученые проверяли метилированность ДНК в 20 тыс. контрольных точках, и сравнивали эти данные для представителей разных групп. В общей сложности различия обнаружились в 6 тыс. точек, однако все они довольно четко разбивались на две крупные группы, в которые попадали люди, связанные близостью уровня жизни в раннем детстве.

Исследование позволяет ответить на давно интересовавший медиков вопрос о том, почему и каким именно образом всевозможные «болезни бедности» сохраняются с детства до зрелого возраста, даже несмотря на улучшение качества жизни. Тяжелое – или наоборот, счастливое – детство буквально «отпечатывается» в хромосомах.

Глава группы ученых профессор Моше Зиф (Moshe Szyf) объясняет: «Давайте представим гены в ДНК, как предложения, составленные из букв-нуклеотидов, полученных от родителей. Тогда метилирование – это как расстановка знаков препинания, которая может влиять на смысл фраз, акценты фраз, разбивку на параграфы. В итоге весь этот “текст” может по-разному читаться в разных органах – сердце, мозге, и т.д. И, как мы знаем теперь, расстановка таких “знаков препинания” зависит и от тех сигналов, которые мы получаем извне. По всей видимости, этот механизм помогает гибче адаптироваться к изменчивым обстоятельствам внешнего мира».

ЖИВИТЕ ДОЛГО ИЛИ ГЕН ДОЛГОЖИТЕЛЬСТВА

Все мы хотим жить долго, но понимаем, что не все вечно на земле. Ученые всегда искали методы для продливания человеческой жизни, разные исследования и опыты на животных наконец-то дали положительный результат: у некоторых представителей червей-нематод в ДНК был найден ген долгожительства. Это, в свою очередь доказывает то, что в данном случае существует возможность наследования некоторых приобретенных признаков. Сам процесс наследия, не носит генетический характер.

            Группа ученых под руководством Анны Брюнет из Стэнфордского университета обнаружила признаки негенетического наследия долгожительства. Сделать это удалось путем наблюдения за длительностью жизни нематод Caenorhabditis elegans. Геном предков этих червей был отредактирован так, чтобы не нарушалась структура ДНК. В процессе редактирования генома, были использованы специальные белки, которые не могут оказывать влияние на структуру молекул ДНК.

Анна Брюнет вместе со своими коллегами смогла обнаружить гены долгожительства нематод, которые управляли сборкой отдельных белков. Главная особенность этих белков состоит в том, что они контролируют работу генома этих червей. В ходе проведения эксперимента, при помощи белков добавляли или удаляли метильные группы, говоря иными словами – «хвосты» СНЗ. Эти «хвосты» присоединялись к отдельно отобранным генам нематод. Добавленные элементы, характеризуются тем, что не меняют структуру ДНК, но с другой стороны, они либо понижают, либо повышают «читаемость» отдельных фрагментов молекулы ДНК. Это в свою очередь оказывает непосредственное влияние на концентрацию белков или других молекул.

В случае отключения гена Ash-2, как отмечают ученые, который синтезирует один из белков «редакторов», продолжительность жизни червей увеличивалась на треть. 

 В этот раз, исследователи решили понаблюдать, как изменится продолжительность жизни нескольких поколений червей, у предков которых были отключены некоторые гены, то есть те, что отвечают за сборку белка Ash-2, а также других «редакторов». 

Чтобы достигнуть поставленной цели вводился специальный штамм кишечной палочки, отвечающей за синтез молекул иРНК. Особенность данной иРНК, состояла в том, что она отключала сборку белков «редакторов» в том числе и Ash-2. Исходя из того, что пищеварительная система нематод имеет примитивный уровень организации, нужная часть генетического материала с легкостью попадала в ткани червей.

Ученые решили поместить несколько зародышей вместе с молодыми червями в емкость, где выращивались бактерии. После этого, исследователи вели наблюдения за продолжительностью жизни нескольких поколений нематод, а также их потомков.

Результат исследования полностью подтвердил ожидания ученых. Родительское поколение жило на много дольше чем их потомство, которое питалось не модифицированной кишечной палочкой. 

В ближайшие планы, ученых входит проведение подобного эксперимента на животных, которые имеют более высокий уровень организации организма.

 Будем надеятся, что  в скором времени ученым удастся как-то повлиять и на нашу жизнь. Будем здоровы и поживем долго и счастливо!

ГЕН КАРЬЕРНОГО РОСТА

Хотите быстро подняться по карьерной лестнице, но не уверены, но не находите в себе стимула для этого? Можете радоваться: сегодня это возможно, стоит только ввести себе ген, который будет усиливать взаимодействие между нейронами медиальной и префронтальной зоны коры головного мозга.

Ученые из Шанхайского университета нейробиологии уверяют, что при помощи генетического «переключателя» возможно изменить свое социальное положение. Этого можно достигнуть путем усиления межнейронных контактов в медиальной и префронтальной зоне коры головного мозга. 

Для экспериментального подтверждения своей теории, исследователи выбрали мышей. Именно на этих животных было решено проводить опыты. Для того чтобы выяснить, какая из двух мышей будет находиться выше по иерархической лестнице, следует провести несложный тест. Достаточно просто пустить их на встречу по узкой трубе, где им будет трудно разминуться. Естественно, что та мышь, которая слабее, пропустит другую. Ученые имплантировали в нейроны определенной зоны коры головного мозга ген GluR4. Этот ген, способствовал умножению передаваемых импульсов. В такой способ межнейронные соединения становились более прочными и стабильными.

После таких изменений, слабая мышь поднималась по иерархической лестнице. В результате чего, другие мыши уступали ей дорогу в трубе. Кроме того, стоит добавить, что генетический мутант расширял свою территорию и мог захватить больше еды по сравнению с другими участниками эксперимента. Если проанализировать результаты опытов, то можно с уверенностью сказать, что в данном случае происходило всестороннее продвижение вверх по «карьерной лестнице». Именно к такому выводу пришли китайские ученые после проведенных опытов. Затем, после более детального анализа мозговых тканей, исследователи заметили, что клетки медиальной и префронтальной зоны коры головного мозга, отличались повышенной способностью проводить сигнал. 

Кроме того, был, достигнут и противоположный эффект. Когда мышам вводили ген R4Ct, который подавлял передачу сигналов, они становились слабее. Изменение проводимости сигналов в нейронах, оказывает непосредственное влияние на некоторые черты характера, такие как: стрессовая устойчивость и агрессивность. В свою очередь улучшение связи между нейронами, будет в некотором роде, направлять эти качества в положительную сторону. 

Если посмотреть на это открытие с человеческой точки зрения, то вполне очевидным становится  тот факт, что каждый человек захочет использовать это достижение нейробиологов, чтобы повысить свой статус в обществе. Будем надеяться, что это достижение науки будет положительно влиять на общественную жизнь и порядок.

ГЕНЫ ОПТИМИЗМА

Вы оптимист? Так знайте, опять «виноваты» гены.

Психические способности человека оказывать противостояние стрессовым ситуациям, напрямую зависят от того, каким вариантом гена окситоцинового рецептора он располагает от рождения.

Ученым из Калифорнийского Университета, удалось обнаружить у человека «ген оптимизма». К большому их удивлению, им оказался один из генов окситоцинового рецептора. С точки зрения генетики, окситоцин является гормоном материнства. Но сейчас появились данные о том, что именно этот гормон определяет психические свойства характера человека такие как: способность противостоять стрессовым ситуациям, оптимизм, эмпатия и многие другие. С другой стороны тут нет ничего странного, ведь этот гормон также выполняет нейромедиаторную функцию в организме человека.

Робота окситоцина состоит в прямой зависимости от наличия на клеточной поверхности рецепторов к нему. Ранее ученые уже доказывали, что ген данного рецептора представлен в двух видах: в определенном участке последовательности ДНК может состоять либо Аденин, либо Гуанин. Принято считать, что наличие одного или другого типа гена, отвечает за психические качества человека.

В новом исследовании принимали участие более чем 300 человек. Обязательным условием участия в эксперименте, было прохождение психологического теста на определение отношения к разным психическим факторам подавляющим нормальное состояние человека. Главными качествами, которые оценивались в ходе тестирования, были самооценка, уровень оптимизма, сила воли и другие. После тестирования, за работу принялись молекулярные генетики, которые произвели детальный анализ ДНК. Те люди у которых в гене окситоциновых рецепторов в определенном месте были обнаружены две или одна аминокислота, проявляли большую предрасположенность к депрессии. Кроме того, было замечено, что те люди, у которых в этом месте находились две гуаниновые основы, проявили более высокую устойчивость к подавленному состоянию. Также, стоит отметить, что в таких условиях у людей отмечается повышение самооценки.

В будущем, на основе полученных результатов, ученые планируют разработать технологию производства препарата, который сможет улучшать психическое состояние человека. По большому счету – это большой прорыв в области лечения стрессовых ситуаций. Ранее, с этой целью применялись препараты, которые могли вызывать привыкание, из-за чего, лечение подавленного психического состояния не всегда было эффективным. 

НИСКАРИН ПОДОВЛЯЕТ РАЗВИТИЕ РАКА МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ

Недавно ученые обнаружили одно весьма интересное свойство белка нискарина – влияние на движение и миграцию клеток, а также, его способность препятствовать росту и развитию опухоли молочной железы.

Если не учитывать рака кожи, то можно смело утверждать, что рак молочной железы уверенно закрепился на первом месте среди самых распространенных видов злокачественных опухолей у женщин. Данные статисткики говорят о том, что ежегодно на учет к врачам стают более чем 200 тыс. пациенток, к тому же, 40 тыс. из них – умирают.

Исходя из такой неутешительной статистики, неудивительно, что данная болезнь привлекает все больше внимания ученых. Исследователи из Университета Луизианы, решили опубликовать результаты своих экспериментов, целью которых было открытие антираковых свойств нового белка нискарина. Именно этот белок в состоянии исполнять функции так называемого «барьера» для развития рака молочной железы. Этот белок взаимодейчтвует с белками-интегринами, а также оказывает прямое влияние на клеточную миграцию.

Авторы открытия провели весьма сложный эксперимент. Для детального изучения содержания белка, ими было взято образцы ткани у 300 женщин, среди которых были как абсолютно здоровые, так и больные раком молочной железы. Кроме того, стоит подчеркнуть, что ученым удалось получить метастазные клетки, которые позволяли воссоздать человеческую опухоль у мышей.

После детального анализа взятых образцов, ученые обратили внимание на то, что в тканях здоровых женщин, уровень этого белка был на много выше чем у больных. Исследователи решили подавлять синтез нискарина и спустя некоторое время заметили, что опухоль начинала расти очень интенсивно. Также, был замечен и обратный эффект, то есть, в случае усиления синтеза белка, раковые клетки останавливались в своем развитии, и, теряли способность к образованию метастазов.

На основе полученных данных, ученые пришли к выводу, что нискарин – прекрасно подавляет раковые клетки. Это достигается за счет взаимодействия с другими белками, которые в состоянии улавливать сигналы из внешней среды. В случае же нахождения успешного решения проблемы управления клеточным синтезом нискарина, его можно будет применять в лечении рака молочной железы. 

ГЕНЫ ВЛИЯЮТ И НА РЕЧЬ

На днях английские ученые сделали гениальное открытие: они  обнаружили ген, оказывающий влияние на формирование речи. Этот ген оказывает непосредственное влияние не только на усвоение и применение правил грамматики, но и в то же время, он влияет на физические аспекты речи, такие как: движения губ, языка, гортани. 

Чтобы выразить свои мысли, в мозге человека должны появляться определенные слова, которые разум выстраивает в определенной последовательности исходя из правил грамматики. После этого построения, нервные импульсы приводят в движение звуковой аппарат, при помощи которого и осуществляется озвучивание мысли. Особенно хорошо чувствуется координация работы всех систем, когда человек пытается выговорить скороговорку. Поэтому, ученым стало очень интересно, какие же гены ответственны за процесс речи.

                                   Рис. ген foxp2

Исследователи заметили ген foxp2, который находится на седьмой хромосоме, после того, когда он мутировал у нескольких членов из одной семьи. Побочным эффектом этой мутации стало нарушение речи, которое было вызвано сложностью контролирования движения языка и губ. Кроме того, у этих людей наблюдалось нарушение в понимании и применении некоторых правил грамматики. Несколько лет назад, было доказано, что при изменении этого гена, у птиц нарушалось пение, которое проявлялось в том, что они не могли перенять песню от взрослых пернатых.

Белок foxp2  исполняет функцию транскрипционного фактора, управляющего активностью других генов. Для выяснения его функций, исследователи решили провести свои эксперименты на нервной системе крыс.

Ожидания ученых были полностью подтверждены. Влияние гена на организм крысы не ограничивался эмбриональным возрастным периодом. Он продолжал определять синаптическую пластичность даже у взрослого организма. 

НОВЫЕ МЕТОДЫ ПРОТИВ СТРЕПТОКОККА

Ученые установили, что незначительное изменение структуры регуляторного белка RopB в клетках стрептококка кардинально меняет его способность заражать организм.

Немного о бактерии называющейся Стрептококк: Стрептококк – бактерия мясоед, нахождение его в организме сопровождается режущими болями горла, покраснение слизистой оболочки и воспаление гланд. Сама бактерия очень распространена в окружающем мире, может жить даже на коже человека. Довольно часто бывает, что человек сам не болеющий, а всего лишь носящий этот вредоносный микроорганизм.

Арсенал современных антибактериальных препаратов достаточно велик, но их эффективность при лечении некоторых инфекционных и воспалительных заболеваний оставляет желать лучшего. Кроме того, многие микроорганизмы постепенно адаптируются к медикаментозным препаратам, отчего процесс выздоровления пациентов затягивается, возникают хронические и осложнённые формы болезней, а иногда их последствия могут быть фатальными.

Врачи давно заметили, что заболевание, вызванное одним и тем же микробом, у разных пациентов может протекать с различной симптоматикой. Например, бактериальный тонзиллит у одних больных проявляется высокой температурой, болями в горле, сильной интоксикацией, непреодолимой общей слабостью, а у других пациентов тот же самый микроб может не вызвать заболевания, либо болезнь протекает относительно благоприятно, и выявляется только при врачебном обследовании. Это связано не столько с особенностями организма человека (его иммунитетом, обменом веществ, состоянием природных барьеров и т.д.), сколько с вирулентностью и патогенностью микроба. Вирулентность - это способность определённого микроорганизма осуществлять заражение организма человека или животных. Именно от этого показателя зависит возможность заболеть инфекционной патологией, если предварительно не проводилась вакцинация.

Чем обусловлена вирулентность микробов? Это очень сложный вопрос, но ответ на него, скорее всего, можно найти лишь при тщательном изучении генетических особенностей микроорганизмов и свойств образующихся в них белковых веществ. Для этого обычно используется значительно усовершенствованный за последние 20 лет автоматизированный метод геномного и белкового секвенирования. Он позволяет максимально точно определить структурные характеристики молекул ДНК и белков, которые в них закодированы.

Одним из важных объектов такого исследования является стрептококк. Это неподвижные овально-округлые, располагающиеся вереницами, микробы, устойчивые во внешней среде и хорошо приспосабливающиеся к существованию в различных тканях организма человека. Известно несколько видов стрептококков, но особую опасность представляет бета-гемолитический стрептококк группы А. Он не только вызывает воспалительные заболевания разной интенсивности и локализации (скарлатину, ангину, рожистое воспаление, сепсис, менингит, пиелонефрит, абсцессы, бронхит, пневмонию, поражение желудочно-кишечного тракта и т.д.), но и провоцирует очень серьёзные аутоиммунные процессы (ревматизм, системный дерматомиозит, хронический гломерулонефрит и т.п.) [1-3]. Раннее было установлено, что механизмы агрессивного поведения стрептококка группы А значительно отличаются от других микроорганизмов, поскольку он не продуцирует специфического "фактора вирулентности". Кроме этого, клетки стрептококка вырабатывают очень важный фермент протеазу В, синтез которого находится под контролем регуляторного белка RopB [4].

Для установления факторов, определяющих вирулентность стрептококков, коллективом учёных из США под руководством Ronan K. Carroll было проведено интересное исследование [5], направленное на анализ структурных параметров молекул ДНК у разных типов стрептококка А и некоторых продуцируемых им белков, а также их влияние на степень вирулентности данного микроба.

В результате проведенного исследования было установлено, что в гене, который кодирует указанный выше белок RopB стрептококка, очень часто возникают нарушения последовательности единичных нуклеотидов (это явление носит название Single nucleotide polymorphism или SNP). Оттого в структуре синтезируемой белковой молекулы RopB наблюдаются отклонения аминокислотного состава. Удалось также доказать, что замена хотя бы одной аминокислоты в данном белке на нехарактерную для него, необратимо снижает вирулентность стрептококка.

Таким образом, выявлено, что незначительное изменение структуры молекулы регуляторного белка RopB стрептококка группы А существенно влияет на степень его вирулентности, что, не только раскрывает новые стороны механизма внедрения микробов в организм, но и позволяет разработать перспективные способы профилактики и лечения инфекционных и воспалительных заболеваний.

НАЙДЕНА ПРИЧИНА ВРОЖДЕННОГО ПОРОКА СЕРДЦА

Ученые опредилили, в чем причина порок сердца. Установлено, что при блокировании гена Gata5 нарушается развитие аортального клапана и появляется врождённый порок - бикуспидальный клапан.

Для человека и высокоразвитых животных крайне важным параметром системы кровообращения является состояние клапанов сердца. Эти небольшого размера уникальные образования обеспечивают строго однонаправленное продвижение крови из вен в предсердия и желудочки сердца, а затем - в артерии. Формирование клапанов начинается в раннем периоде внутриутробного развития организма, а после рождения происходит их дальнейшее укрепление, позволяющее эффективно противостоять постепенно возрастающему давлению крови.

Любые отклонения функции и структуры клапанов от нормы (пороки) отрицательно сказываются на циркуляции крови в организме (гемодинамике), поскольку при этом нарушается движение крови по сосудистой сети, ухудшается состояние сердечной мышцы, наблюдаются застойные явления, отёки, уменьшается степень насыщения крови кислородом и своевременное выведение двуокиси углерода в выдыхаемый воздух. Из-за этого возникает гипоксия (кислородное голодание) органов и тканей, а также смещение PН крови в кислую сторону (ацидоз), что крайне негативно отражается на функционировании всех систем организма.

Существует две группы заболеваний клапанного аппарата сердца: 1) врождённые пороки (дефекты межпредсердной и межжелудочковой перегородки, коарктация аорты, тетрада Фалло и др.), формирующиеся во время внутриутробного развития, 2) приобретённые пороки (стеноз и недостаточность клапанов), поражающие сердце после рождения организма. Если причины, вызывающие приобретённую сердечную патологию в основном известны (ревматизм, эндокардит, сепсис, сифилис, травмы, и др.), то с врождёнными пороками предстоит ещё долго разбираться, поскольку механизмы их возникновения практически не изучены. Известно, что их появлению могут способствовать мутации генетического аппарата, неблагоприятные токсические и микробные воздействия на эмбрион, но это только общие понятия. Раскрыть все стороны столь опасных изменений в сердце до сих пор не удаётся.

Одним из наиболее распространённых врождённых пороков сердца является бикуспидальный (двустворчатый) аортальный клапан. В норме этот клапан имеет три створки, а при данной патологии их на одну меньше. Такая аномалия сердца встречается у 1-2% новорожденных, но диагностируется, как правило, во взрослом возрасте, когда начинают беспокоить первые клинические признаки. У пациентов кроме общих симптомов, связанных с ухудшением гемодинамики, практически всегда возникают осложнения в виде аортального стеноза, эндокардита, кардиоваскулярных расстройств и т.д. Многие из них нуждаются в хирургическом вмешательстве. Демографические исследования показали, что эта аномалия увеличивает частоту заболеваемости и смертности, причём значительно больше, чем другие врождённые сердечные пороки.

Ранее проведенные генетические исследования показали, что неправильное развитие аортального клапана может провоцироваться сбоями в работе гена NOTCH1. Он контролирует размножение и созревание клеток внутренней оболочки сердца - эндокарда, образование из них особых выростов, которые постепенно увеличиваются в размерах и превращаются в нормальные створки клапана. Мутации данного гена обнаружены у пациентов с бикуспидальным аортальным пороком [1]. Других генов, способных вызывать подобного рода врождённые нарушения, до настоящего времени выявлено не было.

Группой учёных из Канады под руководством Brigitte Laforest [2] проведено сложное экспериментальное исследование, направленное на изучение биологической роли гена Gata5 и его участия в формировании сердечных пороков. Для этого путём специального воздействия были получены лабораторные животные с полным отсутствием данного гена в организме, у которых детально анализировались особенности развития клапанного аппарата сердца.

В результате проведенного исследования удалость охарактеризовать биологическую роль гена Gata5, а именно, его участие в нормальном росте и созревании клеток внутренней оболочки миокарда и полноценных структур сердца. В частности, обнаружено, что в эмбриональном периоде данный ген активно регулирует деятельность важных для развития сердца групп генов (NOTCH, Tbx20, Nos3 и др.). Блокирование гена Gata5 обуславливает указанную выше врождённую аномалию аортального клапана.

Таким образом, доказано, что из-за прекращения работы гена Gata5 возникает один из врождённых пороков сердца - бикуспидальный аортальный клапан. Это не только расширяет наши знания о механизмах формирования врождённой сердечной патологии, но и позволяет разработать методы её профилактики.

Источники

[1] J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 134 (2): 290-296 (2007)

[2] J. Clin. Invest. 121: (7) 2876–2887 (2011)

С.Холин

СТРАШНАЯ БОЛЕЗНЬ - СПИД ПОБЕЖДЕН!

“Чума 20-ого века”: так называют один из страшных болезней человечества – СПИД. Ученые уже много лет ищут средства для борьбы с ним. Каждый год в научном и медицинском мире представляются отчеты и новые методы по борьбе со СПИД-ом. Отдельные клиники и изобретатели чуть ни каждый день объявляют о новых лекарствах против этой болезни.

И вот – громкая новость из Германии: врачи из берлинской клиники Charité заявили, что им удалось полностью вылечить больного СПИДом пациента путем трансплантации ему стволовых клеток от человека с врождённым иммунитетом против опасного вируса.

Имя пациента не скрывают: это 45-летний житель Сан-Франциско Тимоти Рэй Браун. СПИД был диагностирован у него 15 лет назад, а ещё через некоторое время у мужчины развилась лейкемия. В качестве лечения врачи предложили Брауну операцию по трансплантации костного мозга от донора, обладающего естественной сопротивляемостью к вирусу иммунодефицита. Риск состоял в том, что найти подходящего донора в таких случаях крайне сложно: среди представителей белой расы людей с врождённой резистентностью насчитывается не более 1 процента. Тем не менее донор был выбран, и в 2007 году в берлинской клинике Брауну сделали операцию.

Все последующие годы врачи держали пациента в поле зрения: Браун регулярно сдавал анализы. Последние проверки показали, что организм полностью излечился от лейкемии, а в виде побочного эффекта – и от ВИЧ-инфекции, которая и приводит к развитию СПИД-а.

В случае с пациентом в Германии врачи затрудняются сказать, какой именно из элементов лечения привел к полному излечению от СПИДа. Пока медицине известно лишь, что выздоровление происходит за счет мутации в структуре крови, известной как Delta 32: она делает нечувствительными к вирусу белые кровяные тельца, которые являются своеобразными воротами для болезни, вторгающейся в иммунную систему. Но медики считают, что история выздоровления их пациента даёт надежду на появление способов лечения, искусственным образом пробуждающих мутацию.

Будем надеется, что болезнь обнаруженный 20-ом веке, 21-ом будет отступать и в скором времени человечество забудет об этом страшном недуге, как и о многих других болезнях.

СТАРЕНИЕ МОЗГА МОЖНО ПРИОСТАНОВИТЬ

Все знают, что старение начинается именно с мозга. Непосредственной причиной старения названо нарушение гормонального гомеостаза в организме. Это происходит из-за снижения активности митохондрий в нервной ткани головного мозга. Нервные клетки с поврежденными оксидантами митохондриями умирают, а новые клетки не образуются. 

Биологическое старение - естественный этап человека его постепенное физическое угасание - свойственно всем живым организмам. 

Среди пожилых людей сосудистые заболевания головного мозга характеризуется значительной распространенностью и нередко приводят к возникновению выраженных неврологических и нейропсихологических расстройств. Возраст является важным фактором, влияющим на снижение мозгового кровотока, поскольку при этом увеличивается зависимость мозгового кровотока от показателей центрального кровообращения, а у пожилых больных определяется тенденция к нарушению ауторегуляции. 

Ухудшение наших умственных способностей с возрастом происходит гораздо раньше, чем ученые предполагали до сих пор. Новая работа шведских ученых убедительно демонстрирует, что реальное снижение умственных возможностей человека происходит задолго до смерти.

Используя простые тесты на скорость восприятия, чувство пространства и вербальной функции показали, что некоторые когнитивные навыки начинают исчезать почти за 15 лет до смерти, сообщил соавтор исследования Вальгеир Торвальдсон (Valgeir Thorvaldsson), психолог Гетеборгского университета (Gothenburg University) в Швеции.

Предыдущие исследования демонстрировали, что резкое снижение интеллектуальных способностей происходит за пять лет до смерти, однако новая работа шведских ученых показывает, что данные процессы происходят гораздо раньше.

Большинство людей достигают апогея умственной способности примерно к 35—40 годам, затем происходит постепенное снижение, которое ускоряется с возрастом. Команда шведских исследователей задалась целью проверить, когда же начинается ускорение процесса ухудшения умственных способностей.

Исследование длилось 30 лет, в течение которых ученые исследовали 288 мужчин и женщин в возрасте от 70 лет и до момента смерти, измеряя их умственные навыки.

Ученые оценили скорость восприятия, измерили, как быстро люди могут сравнивать различные изображения и числа, и выяснили, что быстрое ухудшение умственных способностей начинается за 15 лет до смерти.

Пространственное восприятие начинает быстро снижаться за 7,8 года перед смертью, вербальные навыки — за 6,6 года, а скорость восприятия резко снижается за 14,8 года до смерти, выяснили ученые.

По мнению авторов исследования, выявление момента начала резкого снижения умственных способностей позволит врачам выделять таких людей и помочь им избежать дальнейших серьезных проблем со здоровьем.

            Немногим ранее ученые из Американской академии неврологии (American Academy of Neurology) выяснили, что у мужчин с возрастом умственные способности ухудшаются быстрее, чем у женщин, что связано с меньшей продолжительностью жизни сильной половины человечества. У мужчин также раньше начинают появляться проблемы с памятью. Ученые сравнивали умственные способности 2050 человек в возрасте 70—89 лет. Участники эксперимента решали разные задачи и тесты, по результатам которых ученые оценивали способности пожилых людей запоминать информацию, объективно ее оценивать, рассуждать. В результате расстройство интеллекта было выявлено у 15% участников. Среди них худшие результаты продемонстрировала мужская половина. Вероятность ухудшения умственных способностей у них оказалась в 1,5 раза выше, чем у женщин.

И вот, недавно исследователи из Университетов Бонна и Майнца обнаружили механизм, который защищает мозг от старения. В экспериментах с мышами ученые сделали так, что каннабиоидные рецепторы в их мозгу перестали работать, из-за чего сразу же начали появляться признаки деменции. Чем люди старше, тем у них больше шансов получить расстройство мозговой деятельности, которое обычно называют старческой деменцией. Факторы, которые контролируют процесс отмирания клеток мозга, до сих пор не изучены врачами. 

Тем не менее, исследователи полагают, что такие факторы, как стресс, накопление токсичных отходов, а также воспалительные заболевания могут ускорить старение. Но, в противовес механизму разрушения мозга, имеется механизм его защиты, который нужно активировать. Он призван защищать мозг от деструкции, и он же ответственен за ремонт дефектных структур, передает MegaMedportal.

Исследователи обнаружили ранее неизвестные функции каннабиноидных рецепторов, которые ответственны за разрушение клеток в мозгу. Если приостановить их действие, выключить при помощи препаратов или генной инженерии, то можно избежать процесса распада клеток мозга, в результате чего даже пожилые люди будут сохранять ясность разума, и в мире уменьшится количество страдающих от дегенеративных поражений головного мозга, например, от болезни Альцгеймера.

ЧЕЛОВЕК-КОМПЬЮТЕР: ПОЛЬЗА ИЛИ ВРЕД?

Аналитики предполагают несколько возможных вариантов развития искусственного разума. По мнению экспертов, уже в ближайший десяток лет будет совершено множество попыток создания полноценного ИИ. Для работы этого программного алгоритма нужен не такой уж мощный компьютер, как считалось раньше, технические возможности для создания ИИ в ближайшее десятилетие могут появится у достаточно великого числа граждан. Поэтому нужно представлять себе угрозу таких технологий уже сегодня. Если пронаблюдать за достижениями в области создания ИИ, то можно проследить, как растёт с каждым годом число заявлений различных мировых гигантов в области ПО и компьютерных технологий о создании подобных систем. И хотя создание ИИ – очень сложный и ресурсоемкий процесс, сильный и хорошо слаженный ИИ способен решать и анализировать такие задачи, которые человеку были бы не под силу. Правда, выдающийся физикРоджер Пенроуз совершено уверен, что подобные устройства человеческий разум превзойти никогда не смогут и будут решать только прикладные задачи.

Но есть одна существенная проблема - плохо работающая, работающая с ошибкой или, что еще хуже, машина, изначально работающая против человечества, может захватить и разрушить информационную структуру мира за несколько месяцев, а по самым плохим сценариям – за несколько часов. Как показала катастрофа в Японии, несмотря на все достижения технической цивилизации, человек остается весьма уязвимым биологическим существом.

Не надо также сбрасывать со счетов и вероятность того, что достаточно сильные ИИ могут быть созданы сразу в нескольких лабораториях. Такой расклад так же не является удачным для развития общества. В этом случае лаборатории, вероятнее всего, попросту «натравят» ИИ против друг друга, что довольно скоро приведет к кровопролитию людей.

Сейчас ученый мир предполагает два варианта развития ИИ: как систему, действующую по программе, которая задана человеком (а человек, к сожалению, часто становится рабом желаний и иррациональных импульсов), и как систему с возможностью самостоятельных логических вычислений и аналитики, с возможностью менять правила этих вычислений. В первом случае мир рано или поздно столкнется с жаждой власти человека, запрограммировавшего машину. В этом варианте у человечества еще остается, пусть и мизерный, но шанс на спасение. Во втором же случае велика вероятность осуществления одого из многочисленных алармистских сценариев Голливуда про наше трагическое будущее, когда планету захватывают роботы и прочая кибернетическая нежить.

А ныне, швейцарском Лозанне, в Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, собираются запустить проект Human Brain Project, в рамках которого к 2023-му году с помощью еще 13 европейских центров будет создан самый крупный компьютерный человеческий мозг. И будет в нем работать столько же нейронов, точней, их электронных моделей, сколько их есть у нас – 100 миллиардов.

У главы проекта, профессора Генри Маркрама (Henry Markram), цели вполне прагматические. Все, что ему нужно, – это универсальный инструмент для изучения болезней человеческого мозга и механизмов его работы.

По его словам, от этих болезней страдает четверть населения планеты, а большинство фармакологических компаний отказывается проводить исследования человеческого мозга из-за их сложности и дороговизны. 200 тысяч ученых по всему миру изучают работу мозга, концентрируясь на одной из его микроскопических деталей. Они опубликовали по этому поводу уже 5 миллионов научных статей, и каждый год это число увеличивается минимум на сто тысяч. 

Маркрам считает, что для объединения всех этих усилий нужна модель мозга, пусть пока даже несовершенная, которая неизбежно унифицирует ход исследований и позволит проводить многие эксперименты в рамках единой концепции – совершенствуя компьютерную модель мозга, исправляя ее, и направляя большинство экспериментов в понятном и нужном русле.

Профессор Маркрам уже давно занимается проблемой создания модели мозга. В 2008-м году, когда разработчики искусственного интеллекта оперировали сетями из сотен, если не десятков нейронов, его команда разработала чип с названием "Blue Brain", насчитывающий 10 тысяч моделей мозговых клеток. Сейчас "Blue Brain" оперирует с 360 тысячами нейронов. До ста миллиардов эта цифра серьезно не дотягивает, но Маркрам уверен, что через десятилетие с небольшим она уже станет реальностью.

Цена вопроса – миллиард евро на 10 лет. За этот грант от Европейского союза, который будет присужден летом следующего года, сейчас соревнуются шесть научных консорциумов Европы, и команда Маркрама в этой гонке считается фаворитом.

Как нам следует относиться к этим перспективам? Видимо, для начала надо признать, что мы не в состоянии остановить прогресс, кроме как разрушив всю научную систему до основания. Но зато мы в состоянии бороться за направление вектора развития цивилизации. И хотя выгоды от технологий, подобных чипованию, для большинства жителей планеты не очевидны, необходимо сопротивляться попыткам сделать информацию о нас прозрачной и доступной для практически неидентифицируемых организаций.

По информации CNews R&D  

ВСЕМОГУЩИЙ БИЛЛ: ПОГОДА НА ЗАКАЗ!

Миллиардеры могут позволить себе заниматься чем душе угодно. Особенно тем, что кажется им весьма полезным для общества. Например, коллега Билла Гейтса, сооснователь корпорации «Майкрософт» Пол Аллен, вкладывает сотни миллионов долларов в строительство гигантского радиотелескопа для поиска внеземных цивилизаций SETI. Сам же Билл, уже озабоченный поисками лекарств от старости и СПИДа, недавно нацелился на борьбу с ураганами. И вклад внес не только денежный. Миллиардер числится одним из авторов масштабного проекта и самого способа обуздания стихии.

Механизм образования ураганов вроде бы известен. В определенные сезоны температура воды в океане становится выше, чем в воздухе. И нижние насыщенные влагой слои атмосферы благодаря теплой воде хорошо прогреваются. Воздух и водяные пары поднимаются согласно законам физики вверх. Туда, где холоднее. На определенной высоте пары конденсируются и опять превращаются в воду. При этом высвобождается тепловая энергия, которая опять нагревает воздух. И он поднимается еще выше, захватывая все больше и больше пространства. Закручивается огромными воронками.

Ураганы могут зарождаться только над водными просторами, поскольку их питают водяные пары. А попадая на сушу, они быстро затухают. К тому же ураганы, как правило, возникают вблизи экватора. И только если температура воды в океане выше 27 градусов по Цельсию. Вот Билл Гейтс предложил понизить температуру воды у экватора. Чтоб не возникали.

«Big Hurricane suck» - такое название дал Гейтс и проекту, и учрежденному им фонду. Его благодаря игре английских слов можно перевести двояко: и как «Большое разочарование для урагана», и как «Большая соска для урагана». Второе, наверное, вернее. Ведь главное оружие миллиардера - насосы. В местах зарождения тропических циклонов он предполагает расставить множество плавучих платформ, которые из морских глубин будут засасывать холодную воду. И наливать ее поверх теплой. Соответственно, верхний слой океана охладится, испарений будет меньше, и условия для возникновения ураганов исчезнут. По расчетам выходит, что охладить воду надо всего на 4,5 градуса. И - прощай ураганы.

При достаточном финансировании и согласии других стран баржи с насосами можно расставить по всему экватору. Но для начала Гейтс хотел бы организовать оборону США. И расположить «Большие соски» в Мексиканском заливе. И если уж не удушить тайфуны совсем, то хотя бы не дать им приблизиться к побережью Америки. Но даже эти относительно скромные пока планы вызывают опасения соседей. Уже переживают на Кубе и в Венесуэле, куда вполне могут уйти отогнанные ураганы.

Опасаются и многие ученые - ведь последствия активного вмешательства даже в локальные климатические процессы просчитаны слабо. Если их вообще можно просчитать с приемлемой точностью. И все же сам проект считается реальным. Его уже поддержал советник Барака Обамы по науке доктор физики Джон Холдрен.

По мнению метеорологов атмосфера - очень сложная система. И если дергаешь за веревочку, никогда не знаешь, как и где это отзовется, к примеру, если воду в одной части океана охладить, по соседству могут закрутиться мощнейшие вихри - из-за того, что контраст температур будет большим. Кстати, у природы-то как раз есть «сантехник» глобального масштаба: явление Эль-Ниньо - Ла-Нинья. Смысл его в том, что в экваториальной зоне Тихого океане у берегов Южной Америки вода временами становится то теплее, то холоднее. Эль-Ниньо влияет на погоду чуть ли не на всей Земле! Каким именно образом, ученым пока не понятно. 

По сути Билл Гейтс намерен создать искусственный аналог Эль-Ниньо. Но нет никаких гарантий, что он не испортит погоду нам - океан и атмосфера связаны между собой посложнее, чем трубы с горячей и холодной водой в ванной.

НОВОЕ СРЕДСТВО ДЛЯ БОРЬБЫ С КОМАРАМИ ИЛИ АНТИКОМАР

Опять лето – активная пора разных насекомых и особенно комаров. Как известно, кусаются только особи женского пола. При укусе насекомое вводит в кожу антикоагулянтное вещество для сохранения крови в жидком состоянии, чтобы ее можно было сосать. Вот эта своего рода "прививка" при укусе и вызывает зуд, припухлость и раздражение, а иногда различные инфекции и даже аллергию.

Комары приносят человечеству множество неприятностей — начиная от зуда из-за укусов и заканчивая тем, что эти насекомые служат распространителями опасных заболеваний, вроде малярии или лихорадки денге. Однако уничтожение комаров как таковых вряд ли возможно, да и если бы было возможно, могло бы привести к ужасным экологическим последствиям. Поэтому лучше просто попытаться минимизировать контакт комара и человека. Один из самых перспективных путей для достижения этой цели — нарушение поискового поведения комариных самок.

Для поиска своих жертв самки комаров пользуются прежде всего обонянием. Один из сигналов, который имеет для них огромное значение, — повышенный уровень углекислого газа в выдыхаемом жертвами воздухе. Система распознавания СО₂ у двукрылых чрезвычайно консервативна и характерна не только для комаров, но и для излюбленной модели биологов — дрозофилы. Именно эту систему и избрали своей мишенью ученые из США и Кении, когда создавали антикомариные средства нового поколения.

В своих предыдущих работах те же исследователи уже обнаружили пахучие вещества, которые уменьшали электрофизиологические и поведенческие ответы на углекислый газ у дрозофилы. Теперь, основываясь на полученных данных, они должны были подобрать вещества, которые дезорганизуют систему распознавания СО₂ у комариных самок (для экспериментов были выбраны три наиболее зловредных вида комаров - Anopheles gambiae, Culex quinquefasciatus  и Aedes aegypti).

Для этого ученые электрофизиологическим путем определили, какие вещества сильнее всего воздействуют на систему определения углекислого газа у исследуемых видов комаров. На основе этих данных они составили смесь (основным действующим веществом в ней был диацетил), которая в относительно низких концентрациях нарушала распознавание СО₂ у комаров на достаточно долгое время.

Однако реакция нейрона - это одно, а реакция комара - это совсем другое. Поэтому ученые также провели ряд исследований поведения самок комаров, на которых подействовали разработанной смесью. В том числе, они запустили комариху в аэродинамическую трубу, где насекомым приходилось лететь против ветра к источнику углекислого газа (примерно так же — против ветра — они и летят к своим жертвам в природе).

И оказалось, что поисковое поведение у комарих действительно меняется. Гораздо меньшее их количество летит против ветра и находит источник углекислого газа, причем степень нарушения поискового поведения зависит от концентрации смеси — чем смесь концентрированней, тем меньше комары способны чувствовать углекислый газ.

После предъявления пахучей смеси в течение 3 секунд СО₂-распознающие нейроны комаров Aedes aegypti практически не реагируют на углекислый газ (черные квадратики — базовая активность, baseline activity, черные треугольники — реакция на углекислый газ, response to 0,5 CO₂). В то же время предъявление в течение 3 секунд парафинового масла не нарушает распознавание СО₂ (пустые квадратики показывают базовую активность, апустые треугольники — реакцию на углекислый газ). По оси абсцисс — время в минутах, по оси ординат — количество спайков (пиковых потенциалов) нейрона в секунду.

Еще одним достоинством данной смеси является то, что она состоит из нескольких компонентов. То есть даже если у насекомых возникнет устойчивость к одному компоненту,  другие всё еще будут работать.

Помимо разработки данной смеси, ученые также обнаружили, что еще одно вещество  метилэтилкетон  вызывает у рецепторных нейронов реакцию, сходную с той, что вызывает углекислый газ. Это означает, что на его основе можно создавать аттрактантные смеси, которые будут приманивать комаров и не давать им заниматься поиском жертв. В принципе, ту же функцию может выполнять и сам углекислый газ. Однако в развивающихся странах, где «комариная» проблема стоит особенно остро, транспортировка, доставка и хранение углекислого газа (в сжатом ли виде или в виде сухого льда) слишком дорога и неудобна. Вполне возможно, что на основе метилэтилкетона можно будет разработать очень перспективное средство.

Резюмируя, можно сказать, что хотя всё вышеописанное — только пилотное исследование и у представленной смеси множество недостатков (например, низкая экологичность и небезопасность для человека), разработка эта очень многообещающая, и вполне возможно, что в скором времени «комариная» проблема будет хотя бы частично разрешена.

Новшество новшеством, а пока запомним всем доступные народные средства для защиты от комаров:

 Свойства некоторых растений отпугивать комаров известны с давних времен. Среди них цитрусовые, герань, лаванда и тимьян. Свечи, изготовленные с добавками эссенции цитрусовых, являются натуральным средством отпугивания насекомых, так как выделяемый ими запах неприятен для комаров. По этой же причине аэрозоли на основе эфирных масел лимона и герани можно использовать с целью удаления комаров.

Источник: Stephanie Lynn Turner, Nan Li, Tom Guda, John Githure, Ring T. Cardé, Anandasankar Ray.Ultra-prolonged activation of CO₂-sensing neurons disorients mosquitoes. // Nature. 2011. V. 474. P. 87–91.