Том 89, № 7 (2024)

Невропатия Шарко–Мари–Тута (ШМТ) – это полигенное заболевание периферических нервов, для которого отсутствует эффективное лечение. Тиамин (витамин В1) является нейротропным соединением, улучшающим состояние пациентов с иными невропатиями. Наше пилотное исследование характеризует терапевтический потенциал ежедневного перорального приема тиамина (100 мг) при ШMT и его молекулярные механизмы. До и после введения тиамина пациентам определяли силу мышц-сгибателей пальцев кистей, уровень коферментной формы тиамина (тиаминдифосфата, ТДФ) в крови, активность эндогенного холофермента (без ТДФ в среде измерения) транскетолазы и ее общую активность (с ТДФ в среде измерения), а также активацию транскетолазы ТДФ [1-(холо-транскетолаза/общая транскетолаза), %], соответствующую доле апо-транскетолазы в среде определения активности, не содержащей ТДФ. Отдельные случаи введения сульбутиамина (200 мг) или бенфотиамина (150 мг) показали сходное с тиамином (100 мг) влияние на анализируемые параметры. Применение тиамина или его фармакологических форм увеличивает силу мышц-сгибателей пальцев кистей у пациентов с ШMT. Сравнение показателей тиаминового статуса у пациентов с ШМТ с показателями контрольной группы без диагностированных патологий не выявило существенных различий в средних уровнях ТДФ, активности холо-транскетолазы или распределении транскетолазы между холо- и апоформами. Однако регуляция транскетолазы тиамином/TДФ различается в контрольной группе и группе ШMT. В среде измерения активности ТДФ не активирует транскетолазу у пациентов с ШMT, однако такая активация является статистически значимой в контрольной группе. Прием тиамина in vivo парадоксальным образом снижает уровень эндогенной холо-транскетолазы у пациентов с ШМТ, чего не наблюдалось в контрольной группе. Корреляционный анализ выявил половые различия во взаимосвязях между показателями тиаминового статуса у лиц контрольной группы и пациентов с ШМТ. Таким образом, наши результаты связывают физиологические улучшения, наблюдающиеся при приеме тиамина пациентами с ШMT, с изменениями в их тиаминовом статусе, характеризуемыми уровнем ТДФ и регуляцией транскетолазы в крови.

Длительная, на протяжении нескольких тысячелетий, адаптация предков коренных народов Крайнего Севера Азии и Америки к экстремальным природно-климатическим условиям Арктики привела к изменениям генов, контролирующих различные метаболические процессы. Однако основная часть генетической вариабельности у эскимосов и палеоазиатов (чукчей и коряков) связана с адаптацией к традиционной «арктической» диете, богатой липидами и белками, но крайне скудной в отношении растительных углеводов. Результаты популяционно-генетических исследований показали, что у эскимосов и палеоазиатских народов распространены специфические варианты полиморфизма в генах, связанных с метаболизмом липидов (гены CPT1A, FADS1, FADS2 и CYB5R2) и углеводов (гены AMY1, AMY2A и SI). При отходе от традиционной диеты эти варианты полиморфизма приводят к метаболическим нарушениям. Специфичные для американских эскимосов варианты полиморфизма в генах, связанных с метаболизмом глюкозы (гены TBC1D и ADCY), значительно повышают риск развития диабета 2-го типа. Все эти обстоятельства указывают на необходимость проведения широкомасштабного генетического тестирования коренного населения Крайнего Севера и изучения биохимических и физиологических последствий генетически детерминированных изменений активности ферментов метаболизма липидов и углеводов.

Снежные (криотолерантные) водоросли часто образуют красные (розовые) пятна в горных экосистемах на снежниках по всему миру, однако об их физиологии и химическом составе мало известно. Нами изучен состав пигментов и содержание каротиноидов в зеленых (вегетативных) клетках Chloromonas reticulata, выращенных в лабораторных условиях, и в клетках, которые были собраны с поверхности красного снега на Приполярном Урале. В составе фотосинтетических пигментов среди каротиноидов присутствовали неоксантин, виолаксантин, антераксантин, зеаксантин, лютеин и β-каротин. Также был обнаружен кетокаротиноид астаксантин, обладающий способностью к высокой биологической активности. Установлено, что культивирование водоросли C. reticulata при низкой положительной температуре (6 °С) и умеренной освещенности 250 мкмоль квантов/(м2⋅с) способствовало накоплению всех идентифицированных каротиноидов, включая экстрапластидный астаксантин. В дополнение к пигментам в клетках водоросли накапливались жирные кислоты. Полученные данные дополняют эколого-физиологическую характеристику вида и позволяют рассматривать изученную микроводоросль как потенциально перспективный вид для получения каротиноидов.

Мультигенное семейство TRIM является важным компонентом врожденной иммунной системы. Долгое время считалось, что основная функция генов этого семейства заключается в антивирусной защите организма хозяина. Менее изученным оставался вопрос об их участии в ответе иммунной системы на бактериальную инвазию. Настоящий обзор представляет собой первый комплексный анализ механизмов действия генов семейства TRIM в ответе на бактериальные инфекции, который расширяет существующие представления о роли TRIM в работе врожденной иммунной системы. При инфицировании разными видами бактерий отдельные белки TRIM регулируют в клетках воспалительный, интерфероновый и другие ответы иммунной системы, влияют на процессы аутофагии и апоптоза. Механизмы работы белков TRIM в ответе на бактериальную инфекцию, как и при вирусной инфекции, часто включают одно из основных свойств этих белков – убиквитинирование, а также различные белок-белковые взаимодействия как с бактериальными белками, так и с белками клеток хозяина. При этом, наряду с антибактериальным действием, некоторые белки TRIM, наоборот, могут способствовать развитию инфекции. При общей схожести механизмов, используемых разными членами семейства TRIM в ответ на вирусные и бактериальные инфекции, конечный результат действия этих белков иногда существенно различается. Новые данные по влиянию белков TRIM на бактериальные инфекции вносят важный вклад в более детальное понимание функционирования врожденной иммунной системы животных и человека при взаимодействии с патогенами. Эти данные могут быть также использованы для поиска новых мишеней для антибактериальной защиты.

Методом фемтосекундной дифференциальной оптической спектроскопии исследована динамика возбужденного первичного донора электрона в реакционных центрах пурпурной бактерии Rhodobacter sphaeroides. С использованием глобального анализа и методом интервалов обнаружена корреляция затухания колебательной когерентности возбужденного первичного донора электрона со временем жизни состояния с разделенными зарядами P+B_A–, что свидетельствует об обратимости переноса электрона на первичный акцептор электрона – молекулу B_A. В реакционных центрах проявляются признаки суперпозиции двух электронных состояний P на задержках времени менее 200 фс. Высказано предположение, что величина примеси состояния с переносом заряда P_A+P_B− к возбужденному первичному донору электрона P* составляет ~24%. Полученные результаты обсуждаются с точки зрения механизма двухшагового переноса электрона.

Одним из подходов терапии возрастных заболеваний является воздействие на метаболизм клеток организма путём применения определённых диет или их фармакологических миметиков. Кетогенная диета значительно влияет на энергетический метаболизм клеток и функционирование митохондрий, в связи с чем активно исследуется при различных возрастных патологиях. В данной работе мы оценили влияние миметика кетогенной диеты бета-гидроксибутирата (БГБ) на экспрессию генов белков, регулирующих биогенез митохондрий (Ppargc1a, Nrf1, Tfam), контроль качества (Sqstm1), работу антиоксидантной системы (Nfe2l2, Gpx1, Gpx3, Srxn1, Txnrd2, Slc6a9, Slc7a11), а также воспалительный ответ (Il1b, Tnf, Ptgs2, Gfap) в мозге, лёгких, сердце, печени, почках и мышцах молодых и старых крыс. Кроме того, мы проанализировали количество копий митохондриальной ДНК (мтДНК), проанализировали накопление повреждений мтДНК, а также уровень окислительного стресса по концентрации соединений, реагирующих с тиобарбитуровой кислотой (ТБКРС) и восстановленного глутатиона. Мы показали, что в ряде органов старение нарушает биогенез митохондрий и функционирование антиоксидантной системы клеток, что сопровождалось повышенным окислительным стрессом и воспалением. Введение БГБ в течение 2 недель по-разному влияло на органы молодых и старых крыс. В частности, БГБ повышал экспрессию генов белков, связанных с биогенезом митохондрий и антиоксидантной системой, особенно в ткани печени и мышц молодых, но не старых животных. В то же время в почках старых крыс БГБ способствовал снижению количества ТБКРС. Таким образом, наше исследование показало, что экзогенное введение кетоновых тел может существенным образом влиять на экспрессию генов в органах молодых крыс, способствуя усилению биогенеза митохондрий и улучшению работы антиоксидантной системы, а также частично снижая уровень окислительного стресса. Однако у старых животных эти изменения были выражены значительно слабее.