Избыток омега-3 заставил мышей облысеть
А вот какао-масло шерсти не повредило
Исследователи из Китая и США случайно заметили, что мыши, диета которых богата рыбьим жиром, теряют шерсть. Углубленное исследование показало, что виноват белок, который связывает жирные кислоты и экспрессируется в макрофагах кожи. Он запускает каскад реакций, в результате которых другие макрофаги накапливаются вокруг волосяных фолликулов — это вызывает воспаление и выпадение шерсти. Статья опубликована в Cell Reports.
Жиры, которые мы потребляем с пищей, бывают насыщенные и ненасыщенные. Это зависит от того, какие жирные кислоты они содержат: так, омега-3 и омега-6 жирные кислоты относятся к ненасыщенным, а пальмитиновая кислота, которой богаты мясо и молочные продукты, — к насыщенным. Считается, что насыщенные жиры провоцируют воспаление, и их потребление часто советуют сокращать людям с ожирением и болезнями сердца. А омега-3 жирные кислоты, наоборот, считаются полезными и должны предотвращать воспаление. Рыбий жир, содержащий омега-3, нередко советуют пить для здоровья кожи, волос и ногтей, хотя серьезных научных обоснований этому нет. FDA одобряет прием не более 5 процентов омега-3 от общего суточного потребления жира.
Однако другие исследования не подтверждают данные о пользе омега-3 жирных кислот, а метаанализ ставит вред насыщенных жиров под сомнение. Понимание того, как метаболизм различных жиров влияет на функцию клеток и воспалительные реакции in vivo, может помочь разрешить это противоречие.
Профессор патологии из Айовского университета Бинг Ли (Bing Li) с коллегами из Китая и США ранее изучали, как высокожировые диеты (45 процентов жира) влияют на связанный с ожирением рост опухоли молочной железы. Первая диета была богата рыбьим жиром, вторая — какао-маслом (оно содержит много насыщенных жиров), а третья была контрольной — содержала всего 5 процентов жиров. Исследовать влияние пищевых жиров на кожу и волосы ученые не планировали, но заметили, что у мышей на диете, богатой омега-3 жирными кислотами, выпадает шерсть — пятна без шерсти составляли более 20 процентов площади кожи. Кроме того, мыши сильно поправились.
Теперь команда решила выяснить, как именно диеты с высоким содержанием жиров влияют на здоровье кожи. Поскольку в предыдущих исследованиях участвовали только самки мышей, ученые посадили на такие же диеты самцов — и у тех тоже выпала шерсть, хоть и не в таком объеме, как у самок. Пролечив мышей антибиотиками, авторы убедились, что дело не в кишечных бактериях — терапия не повлияла на набор веса и выпадение шерсти.
Ученые провели гистологию кожи и масс-цитометрию и выяснили, что диета с высоким содержанием омега-3 способствуют накоплению атипичных инфильтратов лангерин-негативных миелоидных макрофагов вокруг волосяных фолликулов в дерме. При этом в эпидермисе, селезенке, лимфоузлах и крови такие макрофаги не накапливались.
Эти макрофаги, окружившие фолликулы, экспрессировали провоспалительный белок TNF-α — его повышенный сигналинг и приводил к потере шерсти. Когда ученые дали мышам антитела против TNF-α, выпадение прекратилось и в течение месяца шерсть снова выросла.
Затем исследователи секвенировали РНК клеток из образцов кожи мышей и обнаружили, что в клетках мышей, которые сидели на диете с омега-3, отличается регуляция 27 генов. Несколько из этих генов кодировали семейство иммунных белков интерлейкинов-36 (IL-36), которые могут играть роль в воспалении и дерматологических заболеваниях. Когда ученые воздействовали IL-36 на макрофаги in vitro, они начинали производить больше TNF-α. Так авторы сделали вывод, что ось омега-3/IL-36 запускает усиленную экспрессию TNF-α и приводит к потере шерсти у мышей.
Последним ключевым игроком оказался белок, связывающий жирные кислоты. Дело в том, что жиры не растворяются в воде, и чтобы облегчить перенос жирных кислот по организму, в разных тканях экспрессируются белки, связывающие жирные кислоты — FABP. В коже, например, экспрессируется E-FABP, а в жировой ткани — A-FABP. Ранее эта же команда ученых показала, что E-FABP экспрессируется еще и в иммунных клетках. В новой работе выяснилось, что E-FABP, экспрессируемый в макрофагах кожи, индуцирует продукцию АФК и всю дальнейшую цепочку реакций, приводя в конце концов к выпадению шерсти. Мутантные мыши с дефицитом E-FABP шерсть не теряли.
Таким образом, рыбий жир в больших количествах вряд ли может считаться полезным при выпадении волос. А в прошлом году N + 1 писал, что добавки с омега-3 жирными кислотами немного увеличили риск депрессии у пожилых людей.
Она оказалась эффективнее обычных панорамных мониторов
Американские исследователи разработали иммерсивную систему виртуальной реальности для мышей. Она должна помочь в проведении нейробиологических и поведенческих исследований. Препринт работы доступен на ресурсе Research Square. VR-системы для лабораторных животных сделали возможными фундаментальные нейрофизиологические исследования сложных когнитивных функций. В таких исследованиях необходима фиксация головы для записи активности мозговых структур, которая невозможна, если животное бежит по лабиринту или выполняет другие активные задачи. Кроме того, VR позволяет симулировать невозможные в реальном мире условия, такие как телепортация или разобщение движений с визуальной картиной. Существующие системы обычно представляют собой панорамные экраны для проекторов или светодиодные дисплеи, расположенные в 10–30 сантиметрах от глаз мыши, чтобы оставаться в фокусе ее зрения. Такие установки сложны, громоздки и дорогостоящи, их сложно встроить во многие системы нейровизуализации. Кроме того, экспериментальное оборудование (например, камеры, объективы микроскопов, детекторы лизания) может заслонять часть экрана от животного, что уменьшает эффект погружения. Чтобы устранить эти недостатки, Мэттью Айзексон (Matthew Isaacson) с коллегами по Корнеллскому университету разработали бинокулярную VR-систему, которая подает изображения прямо на глаза мыши с двух круглых светодиодных дисплеев через линзы Френеля. Расстояние от 2,76-сантиметрового дисплея до 1,27-сантиметровой линзы составляет сантиметр, от линзы до глаза — 1,5 миллиметра; вся конструкция размещена в 3D-печатном корпусе, изолирующем глаза от внешней среды. Сферическое искажение дисплеев линзой обеспечивает почти постоянное угловое разрешение 1,57 пикселя на градус и частоту Найквиста 0,78 цикла на градус, что выше остроты мышиного зрения. Бинокулярное горизонтальное поле зрения составляет 230 градусов с примерно 25-градусным перекрытием правого и левого полей. Также разработан монокулярный вариант системы с полем зрения 140 градусов. Голова животного фиксирована, при этом оно может свободно передвигаться, вращая трекбол, который наряду с датчиком поискового лизания служит устройством ввода. Информацию от них обрабатывает компьютер Raspberry Pi с установленным игровым движком Godot, он соединен с мониторами по интерфейсу SPI и с диспенсером лакомства-вознаграждения — по USB. Устройство, получившее название MouseGoggles, способно генерировать VR-сцены с частотой 80 кадров в секунду и задержкой между вводом и выводом менее 130 миллисекунд. В качестве испытаний системы исследователи проводили монокулярную стимуляцию анестезированной мыши с фиксированной головой одновременно с двухфотонной визуализацией токов кальция (GCaMP6s) в ее зрительной коре. Дисплей производил на 99,3 процента меньше светового загрязнения, чем стандартный светодиодный монитор, что позволяло проводить флуоресцентную визуализацию без дополнительных фильтров или экранирования. Медианный радиус рецептивного поля составил 6,2 градуса; контраст по полунасыщенности — 31,2 процента; максимальный нейроответ наблюдался при пространственной частоте 0,042 цикла на градус. Бинокулярную систему успешно испытали в ходе записи электрических импульсов от CA1-нейронов гиппокампа. Для проверки формирования условных рефлексов с помощью VR-системы мышей в течение пяти дней тренировали в замкнутом линейном виртуальном пространстве, где им на некоторых участках давали лакомство. Рефлекс вырабатывался хорошо — подходя к заданным местам, животные начинали облизываться в предвкушении угощения, на остальных участках интенсивность поискового лизания была значительно снижена. Когда животным, впервые помещенных в MouseGoggles, демонстрировали внезапно появляющийся объект, большинство из них сразу демонстрировали реакцию испуга — быстро отдергивались или отпрыгивали с выгнутой спиной и поджатым хвостом. При использовании обычных мониторов этого не происходило, а значит, система обеспечивает более глубокое погружение в виртуальную реальность, заключили исследователи. https://www.youtube.com/watch?v=YFkAKO795Ro Мышь в MouseGoggles и реакция испуга на появляющийся объект Чтобы повысить доступность MouseGoggles, авторы использовали недорогие (общая стоимость менее 200 долларов США) и легкие для сборки неспециалистами компоненты. Описание, программное обеспечение и подробная документация выложены в открытый доступ. Ранее для более глубокого погружения мышей в виртуальную реальность разные команды разработчиков предлагали дополнить систему имитирующими стены пластинами, которые животное может ощущать вибриссами, или создавать специальные помещения с высокочувствительными камерами.
