Текст уведомления здесь

Мыши-мутанты получили суперпрочные кости

Удаление рецепторов эстрогена в мозге сделало кости мышей прочнее и плотнее в пять раз. Но только у самок

Эстроген имеет множество функций в организме человека, и, хотя самые главные из них связаны с размножением, этим дело не ограничивается. Эстроген, например, влияет на развитие костей — с его недостатком в преклонном возрасте связано возникновение остеопороза, болезни, из-за которой кости становятся хрупкими и ломкими. Кроме того, этот гормон влияет на накопление питательных веществ и отложение жировой ткани.
Добавить в закладки
Комментарии

Ученые из калифорнийских университетов Сан-Франциско, Беркли и Лос-Анджелеса поставили эксперимент, чтобы выяснить, как эстроген регулирует обмен веществ у мышей. Для этого они вывели мутантных грызунов с отключенным геном белка-рецептора ERα в клетках дугообразного ядра гипоталамуса, которое регулирует половое созревание и развитие скелета.

Результат ученых удивил: мыши-мутанты, причем только самки, оказались тяжелее контрольных мышей. Внимательно изучив массивных самок, ученые обнаружили, что те не нарастили мышцы и не разжирели, но у них была широкая кость — в пять раз плотнее, чем у контрольных особей. Как сообщает пресс-релиз Университета Калифорнии, сотрудники лаборатории, проверяя кости мутантов на прочность, едва не сломали оборудование, которым проводили испытание.

Бедренная кость контрольной мыши (слева) и мыши-мутантки (справа)Candice Herber / UCSF Core Center for Musculoskeletal Biology & Medicine (CCMBM)

Чтобы убедиться в том, что дело действительно в гипоталамусе, а не в эстрогене, ученые провели эксперимент со старыми мышами, которым удалили яичники, так что у них появились признаки остеопороза. Кроме этого, испытуемым мышам удалили рецепторы ERα стереотаксически, доставив прямо в дугообразное ядро гипоталамуса вирусный вектор, отключающий ген рецептора. Несмотря на отсутствие яичников, которые и выделяют эстроген, через 12 недель кости прооперированных мышей стали прочнее в полтора раза. У контрольных животных за то же время кости деградировали вдвое.

Авторы статьи считают, что с началом полового созревания нейроны в гипоталамусе, получая сигналы эстрогена, делают так, что женский организм перенаправляет усилия со строительства крепкого скелета (девочки-подростки, как правило, сперва обгоняют мальчиков в росте) на цели, по-видимому, более важные для репродукции, например на накопление бурой жировой ткани, которое тоже управляется гипоталамусом. При этом он еще и экономит на кальции, не давая разрастаться костной ткани.

Если же гипоталамус обмануть, лишив его нейроны рецепторов, восприимчивых к эстрогену, организм будет и дальше строить массивный, прочный скелет. Ученые считают, что можно найти способы манипуляции связью «мозг — кости», которые помогут бороться с остеопорозом.

Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Течь в Марианской впадине оказалась вчетверо больше, чем ожидалось

Благодаря новым сейсмическим данным геологи выяснили, что за год из впадины утекает в недра Земли свыше ста тонн воды на метр разлома

Марианская впадина находится на  стыке двух тектонических плит — Тихоокеанской и Филиппинской. Тихоокеанская плита медленно движется в сторону Азии и подныривает под Филиппинскую, уходя в глубь низлежащего слоя, мантии. Вместе с собой плита уносит и воду, но точное количество утекающей в глубь планеты жидкости оставалось неясным. Работа исследователей, сотрудников университета штата Вашингтон и университета Стони-Брук в Нью-Йорке, позволила уточнить объемы «марианской течи».
Добавить в закладки
Комментарии

Чтобы получить картину происходящего на глубинах в десятки километров ниже самой глубокой впадины, ученые расставили на дне океана 19 сейсмометров, а еще семь аналогичных устройств разместили на островах; все вместе они регистрировали сейсмические волны, распространяющиеся внутри нашей планеты.

Сейсмические волны возникают как при землетрясениях, так и в ходе различных фоновых процессов, не сопровождающихся значимыми подземными толчками. Наблюдение за их распространением является стандартным методом изучения внутреннего строения планеты уже больше ста лет: именно благодаря отражению волн, расходящихся от землетрясения, в 1897 году немецкий исследователь Иоганн Вихерт обнаружил ядро Земли, а в наши дни «простукивание и прослушивание» недр повсеместно используется для поиска нефти. Точно так же теперь геологи смогли получить гораздо более качественные данные о строении глубинных слоев и точнее оценить содержание воды в увлекаемых внутрь мантии частях коры.

Схема расположения тектонических плит. Как правило, на месте стыков формируются либо горы, либо впадины; также в этих местах часто возникают вулканыUSGS, Bolelav1 / Wikimedia commons

Как оказалось, прошлые исследования давали число примерно в четыре раза меньшее, чем показало новое исследование. [ ... ]

Читать полностью

Паучий яд затыкает активность нервных клеток молекулярными пробками

Молекулы полиаминов, содержащиеся в яде некоторых пауков, застревают в рецепторах к глутамату и таким образом нарушают передачу сигналов между нервными клетками.
Добавить в закладки
Комментарии

Сотрудники Института биоорганической химии РАН, Московского физико-технического института и Колумбийского университета в Нью-Йорке изучили взаимодействие ряда токсинов с AMPA-рецепторами к нейромедиатору глутамату, проницаемыми для кальция (CP-AMPAR). Криоэлектронная микроскопия и электрофизиологические эксперименты показали, что класс веществ, называемых полиаминами, блокирует CP-AMPAR, буквально затыкая их. Научная статья опубликована в журнале Neuron.

Глутамат, он же глутаминовая кислота, — важнейшее сигнальное вещество в нервной системе человека и других позвоночных. Передача импульсов посредством этого соединения крайне важна для правильного развития нервной системы и ее дальнейшего функционирования. Нейроны и клетки некоторых других типов тканей имеют рецепторы к глутамату, отличающиеся строением и скоростью реагирования на молекулы нейромедиатора. Изменение чувствительности нервных клеток к глутамату лежит в основе молекулярных механизмов пластичности, обеспечивающих запоминание информации и обучение новым навыкам.

Пожалуй, наиболее важный и распространенный из рецепторов глутамата — AMPA, названный так по первому обнаруженному его агонисту — α-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изоксазолпропионовой кислоте. Она действует на рецептор примерно так же, как «родной» глутамат. AMPA-рецептор (AMPAR) представляет собой несколько связанных друг с другом полипептидов (длинных цепочек аминокислот), встроенных в мембрану клетки. Полипептиды при этом расположены по кругу, и между ними есть пространство — пора. Через нее в клетку или из нее могут проходить ионы некоторых металлов, в основном натрия. Но перемещение этих ионов через AMPA-рецепторы возможно только тогда, когда образуемый рецептором канал в мембране открыт и не заблокирован. Открывается он, когда к AMPAR с наружной стороны клеточной мембраны присоединяются молекулы глутамата. Блокирование канала происходит за счет других соединений, например полиаминов — органических молекул, у которых несколько присоединенных к углеродам атомов водорода заменены на группу -NH2.

Авторы статьи, о которой идет речь, изучили механизмы, по которым полиамины блокируют AMPA-рецепторы. Раньше можно было только констатировать сам факт такой блокировки, а теперь методы определения структуры молекул, такие как криоэлектронная микроскопия, позволяют «заморозить» один и тот же комплекс веществ в разных состояниях и таким образом отследить изменение его строения во времени. Этим методом и воспользовались ученые: они выделяли из клеток почки эмбриона человека HEK293 AMPAR, пропускающие не только натрий, но и кальций (CP-AMPAR), и воздействовали на них полиаминами. Некоторые из них, спермин и спермидин, образуются в организме человека, т.е. являются эндогенными. Другие использованные блокаторы проницаемых для кальция AMPA-рецепторов производятся пауками: NASPM — синтетический аналог яда японского Nephila clavata, а AgTx-636 — яд Argiope lobata, встречающегося в Алжире и Крыму. Комплексы CP-AMPAR с названными блокаторами «фотографировали» с помощью криоэлектронной микроскопии, а их состояние (открытое, закрытое или заблокированное) определяли методикой patch-clamp — в данном случае регистрируя ток, проходящий через отдельно взятый AMPA-рецептор. [ ... ]

Читать полностью

Российские нейробиологи обнаружили новый способ передачи сигналов между нервными клетками

Чувствительные к сладкому, горькому и глутамату клетки передают информацию в головной мозг, выпуская собственную «энергетическую валюту».
Добавить в закладки
Комментарии

Нейробиологи из Института биофизики клетки РАН (г. Пущино) и Балтийского федерального университета им. Иммануила Канта совместно с коллегами из Швеции и США обнаружили новый способ передачи химических сигналов между нервными клетками. Вкусовые рецепторы одного из типов выделяют аденозинтрифосфат (АТФ) — вещество, которое используется клетками в первую очередь как источник энергии. Однако в данном случае его молекулы клетки выпускают наружу не в составе мембранных пузырьков, как это обычно бывает при обмене сигналами между нейронами, а через комплексы белков с гигантскими отверстиями посередине. Как обнаружили авторы работы, производством АТФ «на экспорт» в этих вкусовых рецепторах заняты митохондрии особого типа. Научная статья опубликована в журнале Science Signaling.

Исследователи заострили внимание на вкусовых рецепторах II типа, позволяющих ощущать сладкое, горькое и умами (вкус мяса, а точнее содержащегося в его белках глутамата). С помощью электронной микроскопии они сделали множество микрофотографий участков, где эти вкусовые рецепторы контактируют с отростками нейронов, проводящих сигналы в головной мозг. Также ученые с помощью флуоресцентных красителей определили, как меняется во вкусовом рецепторе II типа содержание АТФ в момент, когда такая клетка взаимодействует со сладкими веществами и глутаматом.

На всех микрофотографиях, запечатлевших место контакта (синапса) вкусового рецептора II типа и передающего сигналы в мозг нейрона, обнаружили крупные митохондрии необычной формы. Интересно было и их расположение: хотя бы одна такая митохондрия всегда находилась вблизи мембраны вкусового рецептора в районе синапса с нейроном-«передатчиком».

Предыдущие исследования показали, что АТФ в таких синапсах выбрасывается наружу не в мембранных пузырьках, как большинство нейромедиаторов, а через отверстия, проделанные в оболочке клетки каналом из нескольких белков под общим названием CALHM1. А полученные при электронной микроскопии снимки показали: CALHM1 не разбросаны по всей оболочке вкусового рецептора II типа, а собраны в районе контакта с нейроном, передающим сигналы в мозг. Близость этих каналов к необычным митохондриям позволила предположить, что именно они являются источником молекул АТФ, служащих в качестве сигнального вещества. Возможен был и другой вариант: аденозинтрифосфат «на экспорт» образуется в цитоплазме. [ ... ]

Читать полностью