Эстроген защитил зебровых амадин от инфекции
Повышенная выработка эстрогена помогает птицам бороться с воспалением при инфекции. К такому выводу пришла группа американских ученых, которая изучила поведение и молекулярную структуру ткани головного мозга зебровых амадин после введения липополисахарида — бактериального токсичного вещества. Ученые выяснили, что инфекция запускает в мозге амадин активную выработку ароматазы — фермента, ответственного за биосинтез эстрогена, благодаря чему симптомы заболевания ослабевают уже в течение 24 часов. Статья с исследованием опубликована в журнале Scientific Reports.
Эстрадиол — это самый распространенный эндогенный эстроген, женский половой гормон, играющий важную роль в половом развитии особей женского пола среди позвоночных (в том числе и людей). Этот гормон также играет важную роль в развитии и поддержании работы центральной нервной системы, в частности, помогает остановить воспалительный процесс при травме головного мозга. Противовоспалительная функция выработки эстрогена при распространенных инфекциях (например, гриппе) до сих пор не была изучена.
Авторы новой работы изучили процесс активирования ароматазы — фермента, играющего ключевую роль в биосинтезе эстрогенов — в ответ на воспалительные процессы в организме. Для этого они вызвали инфекцию у зебровых амадин (лат. Taeniopygia guttata) — певчих птиц из семейства вьюрковых ткачиков. Предыдущие исследования показывали, что мозг представителей этого вида птиц имеет обширную локализацию ароматазы, что помогает ему остановить процесс разрушения нервных клеток. Авторы предположили, что активация иммунной системы посредством инфекции вызовет активность ароматазы, а выработка эстрадиола, в свою очередь, остановит воспалительный процесс, защитив от поражения наиболее уязвимые ткани.
В эксперименте приняли участие 54 зебровые амадины (24 особи мужского пола и 30 — женского), половине из которых ввели раствор, содержащий липополисахарид — бактериальное токсичное вещество, вызывающее воспалительную реакцию, а другой половине (контрольной группе) — физраствор. Ученые изучили поведение птиц через два и через 24 часа после инъекции.
Наблюдение за птицами в течение двух часов после введения вещества показало, что птицы, получившие инъекцию липополисахаридов, проявляли характерное для больной особи поведение: они проводили в три раза больше времени в состоянии покоя, не прыгали и не летали по клетке. Через 24 часа после инъекции, однако, их поведение пришло в норму до экспериментального вмешательства, что указывает на остановку воспалительного процесса.
Для того, чтобы изучить выработку ароматазы и ее роль в процессе остановки воспалительного процесса, ученые провели анализ post mortem, изучив ткань конечного мозга (отдела мозга амадин, содержащего большую часть ароматазы) птиц: у половины всех особей — через два часа после инъекции, у другой половины — через 24 часа. Исследователи измерили уровни активации ароматазы и провоспалительных (вызывающих воспалительную реакцию организма) цитокинов (пептидов, передающих сигнал между клетками): IL-1β (интерлейкина-1, бета), IL-6 (интерлейкина-6) и TNF-α (фактора некроза опухоли). Через два часа после инъекции уровень ароматазы совпадал со стандартным (в сравнении с контрольной группой), а уровни провоспалительных цитокинов — наоборот, были повышены. Анализ ткани головного мозга через 24 часа после инъекции показал, что уровень ароматазы повысился в два раза, что привело к снижению уровня провоспалительных веществ. Кроме того, уровень иммуннореактивных нейронов в мозге амадин через 24 часа после инъекции липополисахаридов в два раза превосходил уровень таких же нейронов в мозге особей из контрольной группы.
На основании полученных данных ученые пришли к выводу, что введение в организм амадин бактериального токсичного вещества провоцирует повышение активации ароматазы — ключевого вещества биосинтеза эстрогенов. Последующее понижение уровней провоспалительных веществ, в свою очередь, указывает на уменьшение воспаления. Таким образом, ученые показали, что эстроген играет важную роль в активации противовоспалительного процесса.
Ученые изучают различные факторы, влияющие на остановку воспалительных процессов в организме. Например, в нашей заметке вы можете прочитать о том, как кишечная микробиота снижает воспаление легких, вызванное гриппом.
Елизавета Ивтушок
Для этого растению понадобилось 15 минут
Японские ученые отследили механизм работы белков семейства LAZY, занимающих ключевое место в восприятии силы тяжести растениями. В покое белки экспонированы на поверхности статолитов — органелл, имеющих высокую плотность и лежащих из-за этого в нижних частях клетки. Но наклон ростков резуховидки Таля приводил к тому, что статолиты перемещались в новые нижние участки клетки, оставляя отпечаток из белков LAZY. Белки, перенесенные с мембраны статолитов на цитоплазматическую мембрану, маркируют новое направление роста и изгиба корня. Исследование опубликовано в журнале Science. У корней большинства высших растений выражен гравитропизм, то есть движение в сторону источника силы тяжести. За гравитропизм корней отвечают клетки-статоциты, входящие в состав корневого чехлика. В них находятся органеллы статолиты — родственники хлоропластов, заполненные крахмалом и лежащие в нижней части клетки из-за более высокой, чем у цитоплазмы, плотности. Статолиты маркируют направление изгиба и роста корня, поскольку клетка экспортирует фитогормон ауксин в ту сторону, куда указывают органеллы, а ауксин вызывает растяжение клеток (по такому принципу поворачиваются растения подсолнечника в течение дня) и стимулирует их деление. Все эти детали были известны еще 50 лет назад, но механизмы, связывающие оседание статолитов и направление транспорта ауксина, за прошедшее время так и не были расшифрованы. Впрочем, было установлено, что белки семейств LAZY и RLD имеют отношение в гравитропизму, ведь корни растений, у которых выключены эти гены, перестают расти вниз. Молекулярные биологи и физиологи растений из нескольких университетов США и Японии при участии Миё Тэрао Морита (Miyo Terao Morita) из Национального института фундаментальной биологии в Окадзаки сосредоточились на изучении работы двух белков семейства LAZY — LZY3 и LZY4 — в корневом чехлике резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana). Анализ аминокислотной последовательности LZY3 и LZY4 показал, что у белков нет трансмембранного домена для заякоривания в мембране, зато есть гидрофобные и положительно заряженные участки для взаимодействия с фосфолипидами внутреннего слоя мембраны. Точечные мутации в этих участках белков нарушали гравитропизм у ростков резуховидки. Поскольку белок с таким строением неспособен прочно фиксироваться в мембране, но при этом критически важен для гравитропизма, то, предположили биологи, он может слабо прикрепляться попеременно к плазматической мембраной и к гликолипидам внешней мембраны статолитов. И действительно, LZY3 и LZY4 были обнаружены на поверхности обеих мембран. Далее ученые при помощи конфокальной микроскопии отследили, как меняется распределение LZY4 в живой клетке после наклона ростков на 90-135 градусов. Уже спустя три минуты статолиты оказывались в нижней части клетки. Через 15 минут обнаружились метки LZY4 на прилежащем участке плазмалеммы, а первые признаки изменения формы корня появились через полчаса с начала эксперимента. Помимо воздействия гравитацией, ученые подвигали амилопласты внутри живых клеток при помощи оптического пинцета, чтобы исключить, что полярность клетки управляется какими-либо другими органеллами, имеющими высокую плотность. Как и в эксперименте с наклоном ростка, через несколько минут флуоресцентная метка, пришитая к LZY4, переходила с пластид на плазматическую мембрану. После оседания LZY на мембране с ним связывались белки семейства RLD, которые, в свою очередь, привлекают на мембрану белки-экспортеры ауксина. Таким образом, японские ученые описали еще один механизм механорецепции живыми организмами. По словам авторов статьи, принцип работы LAZY-зависимых сенсоров, чувствующих направление силы притяжения, но не ее величину, похож на работу «аналогового» инклинометра. Человеческие же проприорецепторы, полукружные канальцы и отолитовые органы работают как акселерометры, детектирующие линейное или угловое ускорение при движении головы, внутренних органов или мышц. Подробнее о принципе их работы можно прочитать в нашем материале «Премия за самочувствие». Градиент ауксина в корне влияет на только на его рост в физиологических условиях, но и, к примеру, на заживление ран.