ВИЧ спрятался в костях и активировал их разрушение
Люди, зараженные вирусом иммунодефицита человека, нередко отличаются повышенной хрупкостью костей. Французские исследователи рассказали в статье в Proceedings of the National Academy of Sciences, что это происходит потому, что вирус непосредственно заражает остеокласты — специализированные клетки-разрушители костей — и приводит к усилению их активности. Таким образом, баланс между синтезом и деградацией костной ткани смещается в сторону деградации. Кроме того, способность заражать остеокласты и прятаться таким образом в глубину костной ткани обеспечивает вирусу защиту от действия лекарств.
Формирование структуры кости и образование костной ткани происходит за счет активности двух типов клеток — остеобластов, которые синтезируют и минерализуют кость, и остеокластов, которые ее разрушают. Деятельность клеток-разрушителей необходима для обновления и перестройки костей и поддержания их упругости. Тем не менее, активность обоих типов клеток должна строго регулироваться.
Снижение минеральной плотности костей часто сопровождает больных ВИЧ — по статистике, риск возникновения остеопороза у них в шесть раз выше, чем у здоровых людей. Ранее этот феномен пытались объяснить общим снижением иммунитета, повышением выброса провоспалительных молекул и даже побочным действием антиретровирусной терапии.
Исследователи из института фармакологии и структурной биологии и международной лаборатории изучения туберкулеза и ВИЧ Национального центра научных исследований во Франции показали, что за усиленную потерю костной ткани отвечают остеокласты, инфицированные ВИЧ. Эти клетки имеют общее происхождение с макрофагами — иммунными клетками, обитающими в тканях. Как выяснили ученые на гуманизированной мышиной модели с человеческими иммунными клетками, вирус способен заражать не только Т-лимфоциты (основных «хозяев» вируса), но и остеокласты.
Выяснилось, что в организме больного остеокласты заражаются вирусом либо от Т-лимфоцитов, либо «подхватывая» свободные вирусные частицы. После инфицирования предшественники остеокластов быстрее начинают мигрировать в кость, а разрушительная активность зрелых клеток усиливается. Оказалось, что для усиления активности разрушителей необходим вирусный белок Nef. Благодаря этому белку зона контакта остеокласта с поверхностью кости увеличивается, и ее растворение происходит эффективнее. Чтобы подтвердить роль фактора Nef в усилении разрушительной активности, исследователи вывели трансгенных мышей, в организме которых синтезировался этот белок отдельно от вируса. Действительно, у трансгенных животных наблюдалась повышенная активность остеокластов и обусловленная этим хрупкость костей.
Что удивительно, инфицированные вирусом остеокласты совершенно не потеряли жизнеспособности, в связи с чем исследователи предполагают, что кости могут служить скрытым резервуаром ВИЧ. Кроме того, многие препараты плохо проникают в кость, поэтому вирус там остается защищенным от действия противовирусной терапии.
Подробнее про вирус иммунодефицита человека и стратегии борьбы с ним можно прочитать в нашем материале.
Дарья Спасская
Эффективнее всего себя показала композиция «We Will Rock You»
Швейцарские ученые внедрили механочувствительные рецепторы в клетки, способные высвобождать инсулин, и они стали реагировать на звуковые волны: ионные каналы впускали положительно заряженные ионы кальция, что заставляло содержащийся в них инсулин сливаться с мембраной и высвобождаться наружу. Эффективнее всего этот процесс происходил под песню «We Will Rock You» группы Queen: у мышей, которым вживили эти клетки, после прослушивания песни заметно снизился уровень глюкозы в крови. Эксперимент описан в журнале The Lancet Diabetes & Endocrinology. Слуховые косточки преобразуют акустические волны звука в механические колебания, которые активируют механочувствительные ионные каналы в волосковых клетках. Вход ионов в клетку приводит к деполяризации мембраны и созданию потенциала действия. Подобные механочувствительные ионные каналы распространены повсеместно у всех организмов, в том числе бактерий, что может быть использовано для генной терапии различных заболеваний: встраивание подобных рецепторов и их активация могли бы менять потенциал действия клетки и, как следствие, ее активность или даже функцию. Однако системная доставка низкомолекулярных триггерных соединений затруднена из-за их иммуногенных эффектов, а физические триггеры, такие как свет, ультразвук, магнитные поля, радиоволны, электричество и температура, не всегда удобны в практическом применении. Ученые из Швейцарской высшей технической школы Цюриха под руководством Мартина Фуссенеггера (Martin Fussenegger) создали стабильные трансгенные клональные линии клеток, способные высвобождать инсулин, которые конститутивно экспрессируют механочувствительные рецепторы Piezo1 млекопитающих или бактериальные механочувствительные рецепторы MscL. Уровень звука в 60 децибел при частоте 50 Герц, который находится в пределах безопасного диапазона для человеческого уха, эффективно активировал эти рецепторы, что приводило к индукции высвобождения инсулина. Визуализация MscL-положительных и MscL-отрицательных клеток показала значительно более высокие уровни внутриклеточного кальция в первой популяции клеток, что означает массовый вход кальция в клетку при активации механорецепторов. Затем ученые проверили влияние различных жанров музыкальных произведений на высвобождение инсулина. Выяснилось, что популярная музыка с низкими басами и саундтреки к фильмам вызывали максимальное выделение инсулина, в то время как реакция на классическую музыку и гитарную музыку была более разнообразной и зависела от композиции. Песня «We Will Rock You» группы Queen высвобождала почти 70 процентов инсулина в течение пяти минут. В эксперименте на мышах с диабетом и трансгенными клетками эта песня приводила к выработке достаточного количества инсулина, чтобы быстро снизить колебания гликемии во время тестов на толерантность к глюкозе. На втором месте по эффективности оказался саундтрек к фильму «Мстители». Клетки активировались только в том случае, если звуковые волны непосредственно воздействовали на кожу над местом имплантации не менее 15 минут Речь, наушники, низколетящие самолеты, газонокосилки, пожарные машины и гудки не приводили к нежелательной секреции инсулина при восприятии с разных расстояний и направлений. Таким образом, эти клетки защищены от незапланированного выброса инсулина. Ученые считают, что эту разработку можно рассматривать как потенциально реальную замену уколам инсулина для людей с диабетом. Ранее мы рассказывали, что введение инсулина в нос помогло людям с деменцией улучшить их когнитивную функцию.