Внешние факторы оказались важнее наследственности при развитии кариеса
Предрасположенность к заболеванию кариесом зависит не от генетических факторов, а от внешнего воздействия — к такому выводу пришли ученые, которые изучили формирование микробиоты ротовой полости среди 485 близнецов. Они выяснили, что формирование бактериальной экосистемы ротовой полости происходит под влиянием генетических факторов, однако за развитие вредоносных бактерий отвечают именно внешние факторы, такие как питание. Статья опубликована в журнале Cell Host & Microbe.
В последнее время область исследования человеческой микробиоты (или микробиома — населения микроорганизмов) активно развивается: например, национальный институт здравоохранения США в 2008 году запустил Human Microbiome Project, направленный на исследования микробиома здорового человека. Многие подобные исследования сосредоточены на кишечных бактериях, а бактерии ротовой полости изучаются сравнительно редко. Микробиота ротовой полости, однако, важна для человеческого здоровья, а вредоносные бактерии, существующие в такой экосистеме, являются причиной многих заболеваний, одно из которых кариес — разрушение твердых тканей зубов. До сих пор не было точно известно, что именно влияет на развитие микробиоты ротовой полости и появление в ней вредоносных бактерий, так как на становление бактериальной экосистемы воздействуют как внешние факторы (например, питание или климат), так и внутренние (например, генетические).
Авторы новой работы провели исследование влияния генотипа и внешних факторов на формирование микробиоты ротовой полости в раннем возрасте. Для этого они собрали большую (485 человек) выборку монозиготных (205 человек) и гетерозиготных (280 человек) близнецов в возрасте от 5 до 11 лет. Такая выборка участников позволила ученым провести исследование при помощи близнецового метода, который используется для изучения влияния генетических и внешних факторов на развитие организма. Анализ микробиома ротовой полости каждого из участников был взят при помощи мазка, также ученые собрали данные о наличии у детей кариеса (признаков разрушения эмали или дентина) и опросили их родителей на предмет того, как часто дети потребляют сахар.
Ученые выяснили, что микробиота ротовой полости монозиготных близнецов более схожа, чем у гетерозиготных близнецов. Однако, факторы, влияющие на развитие вредоносных бактерий, ведущих к появлению кариеса, были внешними: так, например, уровень стрептококков в полости рта уменьшался с течением возраста, а на уровень лептотрихий (бактерий нормальной микрофлоры полости рта) влияет уровень потребления сахара. Ученые также выяснили, что уровень превотеллы, отвечающей за поддержание здоровой микрофлоры полости рта, среди самых старших участников (в возрасте 11 лет) был на 25 процентов ниже, чем у младших участников, а уровень таннереллы (предшественника возникновения кариеса) — наоборот, с возрастом увеличивался.
Таким образом, ученые пришли к выводу, что, несмотря на то, что формирование микробиоты ротовой полости во многом происходит под влиянием генетических факторов, развитие вредоносных бактерий, являющихся причиной кариеса, во многом происходит под воздействием внешних факторов. Именно поэтому, по мнению ученых, не генетические факторы необходимо учитывать при исследованиях различных заболеваний.
Близнецовый метод часто используется в исследованиях влияния различных факторов (как генетических, так и факторов окружающей среды) на формирование различных особенностей организма. Так, в нашей заметке вы можете узнать о том, как с участием близнецов проводят исследования пластичности мозга, а здесь — об участии пар близнецов в исследовании развитии шизофрении.
Елизавета Ивтушок
Изучать на них магниторецепцию не получится
Исследователи из Великобритании и Германии на протяжении шести лет воздействовали суммарно почти на сто тысяч дрозофил магнитным полем и выяснили, что они не меняют свое поведение под действием этого поля и в целом никак на него не реагируют. Это опровергло результаты предыдущих экспериментов, где чувствительность мух к магнитному полю была доказана, — прошлые результаты ученые посчитали ложноположительными. Работа опубликована в Nature. Некоторые животные обладают магниторецепцией — например, перелетные певчие птицы мигрируют в основном по ночам и ориентируются по магнитному полю земли. Точно не ясно, как работает их внутренний компас, но основная гипотеза такая: в сетчатке из глаз есть криптохромы — светочуствительные белки, которые реагируют на магнитное поле, а в мозге — нейроны, которые обрабатывают информацию, поступающую с магниторецепторов сетчатки. Такую же способность ученые обнаружили и у летучих мышей. По некоторым данным, магнитное поле чувствуют и плодовые мушки дрозофилы (Drosophila). Криптохромы из их сетчатки реагировали на магнитное поле в экспериментах in vitro, а в других исследованиях [1, 2, 3] под действием магнитного поля их поведение менялось. Поэтому мух иногда используют как модельный организм, чтобы изучать магниторецепцию: геном дрозофил можно редактировать, и эксперименты над ними ставить проще, чем над птицами. Марко Бассетто (Marco Bassetto) из Ольденбургского университета имени Карла фон Осецкого и его коллеги из Великобритании и Германии решили проверить, на самом ли деле дрозофилы чувствительны к магнитному полю. Они воспроизвели несколько экспериментов на гораздо большей выборке и в более контролируемых условиях. Сначала они запустили мух в Т-образный лабиринт, к одному из рукавов которого было приложено магнитное поле с индукцией около 500 микротесла. Установку разместили в электромагнитно-экранированной камере в деревянном здании — в итоге фоновые радиочастотные поля сильно ослаблялись и не должны были повлиять на эксперимент. Дрозофил тестировали группами по 100 особей; предполагалось, что наивные мухи будут избегать рукава с магнитным полем (как это было в ранних экспериментах), а если научить их ассоциировать поле с наградой в виде сахарозы, то они станут предпочитать этот рукав. Однако ничего из этого не подтвердилось: и наивные, и обученные дрозофилы выбирали оба рукава с одинаковой частотой. А вот в контрольных экспериментах мухам удалось связать награду и запах. Всего ученые провели почти 1000 тестов и протестировали таким образом 97650 мух. Затем они поместили дрозофил в вертикальные пластиковые трубки, помещенные между двойными катушками. К одной из трубок было приложено магнитное поле с индукцией 500 микротесла, а к другой — нет. В таких трубках мухи обычно поднимаются, сопротивляясь земному притяжению, — это называется отрицательным геотаксисом (личинки некоторых насекомых, напротив, стремятся вниз, к земле). В предыдущих исследованиях под действием тусклого синего цвета и магнитного поля мухи поднимались медленнее. Здесь же ученые не обнаружили никакой разницы в скорости подъема мух в зависимости от наличия магнитного поля. Однако, как и в раннем эксперименте, под действием красного цвета дрозофилы поднимались медленнее, чем под действием синего (магнитное поле все еще не влияло). Затем ученые усовершенствовали экспериментальную установку и проверили в ней магнитные поля 0,90, 220 и 300 микротесла. Однако и тогда магнитное поле не влияло на скорость подъема насекомых. В предыдущих исследованиях также сообщалось, что магниточувствительность мух проявляется под действием более коротких волн света. Авторы проверили и это, но и здесь дрозофилы никак не реагировали. Авторы заключили, что дрозофилы, судя по всему, не способны ощущать магнитные поля околоземной силы (ниже 500 микротесла). А статистический анализ показал, что результаты ранних экспериментов были, вероятнее всего, ложноположительными: на это указывают небольшие выборки и низкая статистическая мощность. Таким образом, изучать магниторецепцию лучше на ночных мигрирующих певчих птицах. А ранее исследователи из Канады и США выяснили, что нейроны птиц, реагирующие на магнитное поле, активны только во время миграции. Во время ночного отдыха их активность снижается.