Том 88, № 2 (2023)

Секвенирование РНК единичных (отдельных/индивидуальных) клеток (single-cell RNA-sequencing, scRNA-seq) является революционным инструментом для изучения физиологии нормальных и патологически изменённых тканей. Данный подход предоставляет информацию о молекулярных особенностях (генной экспрессии, мутациях, степени открытости хроматина и др.) клеток, открывает возможность для анализа траекторий клеточной дифференцировки/филогении и межклеточных взаимодействий и позволяет обнаруживать новые типы клеток и ранее неизученные процессы. В клиническом аспекте scRNA-seq позволяет проводить более глубокий и детальный анализ молекулярных механизмов развития различных заболеваний и предоставляет основу для разработки новых профилактических, диагностических и терапевтических решений. В данном обзоре описываются различные подходы к анализу данных scRNA-seq, рассматриваются сильные стороны и недостатки биоинформатических инструментов, приводятся рекомендации и примеры их успешного использования и предлагаются потенциальные направления в области их совершенствования. Также подчёркивается необходимость создания новых, в том числе мультиомиксных, протоколов для подготовки библиотек единичных клеток с целью получения более полного и системного представления о каждой клетке.

Была разработана, синтезирована и исследована с помощью молекулярного моделирования новая гибридная молекула донепезил-кофейная кислота (DP-CA). Биологическая активность этого соединения и его защитный эффект исследовали методами ИК-спектроскопии, ¹Н- и ¹³С-ЯМР-спектроскопии и масс-спектрометрии. Было показано, что молекула DP-CA высоко активна против ацетилхолинэстеразы и ингибировала активность этого фермента в микромолярных концентрациях. С помощью методов флуоресцентной спектроскопии и спектрофотометрии в видимом свете и ближнем ультрафиолете было показано сильное связывание молекулы DP-CA с ДНК. Более того, DP-CA проявляла защитный эффект от индуцированной H₂O₂ токсичности в клетках глиобластомы U-118 MG. Наконец, молекулярный докинг показал высокое сродство к DP-CA во всех концентрациях, а в активном центре 4EY7 были обнаружены незаменимые аминокислотные остатки с полярными и неполярными контактами. В совокупности эти данные указывают на то, что DP-CA может быть перспективным многофункциональным агентом для лечения нейродегенеративных заболеваний.

Многочисленными исследованиями установлено, что влияние на плаценту неблагоприятных воздействий различной природы и механизма действия приводит, как правило, к общему конечному результату - недостаточности ее кровоснабжения. Одним из факторов риска развития осложнений беременности с плацентарной этиологией является повышенный уровень аминокислоты гомоцистеина в крови беременных, однако воздействие гипергомоцистеинемии (ГГЦ) на развитие плаценты и, в частности, на формирование ее сосудистой сети, остается до сих пор мало изученным. Целью настоящей работы явилось исследование влияния материнской ГГЦ на экспрессию в плаценте крыс ангиогенных и ростовых факторов (VEGF-A, ММП-2, VEGF-B, BDNF и NGF), а также их рецепторов (VEGFR-2, TrkB и p75NTR). Влияние ГГЦ изучалось в двух морфологически и функционально различных отделах - материнской и плодной частях плаценты, на двух сроках развития - 14-й и 20-й дни беременности. Под влиянием материнской ГГЦ в исследуемых отделах плаценты наблюдалось повышение уровней маркеров окислительного стресса и апоптоза, а также нарушение баланса изучаемых ангиогенных и ростовых факторов, в большинстве случаев выражавшееся в снижении содержания белка (VEGF-A), ферментативной активности (ММП-2), экспрессии генов (VEGFB, NGF, TRKB), а также накоплении незрелых форм (proBDNF). В ряде случаев эффекты ГГЦ различались в зависимости от отдела плаценты и срока ее развития. Влияние материнской ГГЦ на сигнальные пути и процессы, контролируемые изученными ангиогенными и ростовыми факторами, может приводить к неполному развитию сосудистой сети плаценты и снижению трансплацентарного транспорта, результатом чего являются задержка роста плода и нарушение развития его мозга, наблюдаемые при материнской ГГЦ.

Возрастная макулярная дегенерация (ВМД) - сложное нейродегенеративное заболевание, которое является основной причиной необратимого нарушения зрения в развитых странах. Возраст является основным фактором риска ВМД, молекулярные механизмы развития которой до конца не известны. Всё больше данных указывает на то, что развитию ВМД и других нейродегенеративных заболеваний способствуют изменения с возрастом в регуляции путей митоген-активируемых протеинкиназ, однако информация о них противоречива. В их числе - ERK1 и ERK2, которые активируются внеклеточными стимулами, в том числе факторами роста, цитокинами, гормонами и различными видами клеточного стресса, включая окислительный стресс и стресс эндоплазматического ретикулума. Целью настоящего исследования явилась оценка вклада изменения активности сигнального пути (SP) ERK1/2 в развитие ВМД. Проведено сравнение её изменений с возрастом в сетчатке крыс Wistar (контроль) и OXYS, у которых спонтанно развивается ретинопатия, аналогичная ВМД у людей. Было показано, что активность ERK1/2-SP увеличивается во время физиологического старения в сетчатке крыс Wistar. Манифестация и активная прогрессия ВМД-подобной патологии у крыс OXYS сопровождается гиперфосфорилированием ERK1/2 и MEK1/2 - ключевых киназ ERK1/2-SP в сетчатке. При прогрессии признаков ВМД в сетчатке крыс OXYS также происходит усиление ERK1/2-зависимого фосфорилирования тау-белка и альфа-В-кристаллина в положении Ser45.

Воздействие на живой организм параоксона (POX) и лептина (LP) может привести к возникновению дисбаланса между оксидантами и антиоксидантами. Это можно предотвратить за счет введения экзогенных антиоксидантов, таких как N-ацетилцистеин (NAC). Целью настоящего исследования являлась оценка синергического или аддитивного влияния на антиоксидантный статус введения экзогенного LP и POX, а также профилактической и терапевтической роли NAC в различных тканях крыс. Пятьдесят четыре крысы-самца линии Wistar были разделены на девять групп, подлежащих обработке различными химическими соединениями: 1) контроль (без обработки); 2) РОХ (0,7 мг/кг); 3) NAC (160 мг/кг); 4) LP (1 мг/кг); 5) РОХ + LP; 6) NAC-POX; 7) POX-NAC; 8) NAC-POX + LP; 9) POX + LP-NAC. В последних пяти группах различался только порядок введения соединений. Через 24 ч после воздействия у крыс брали и исследовали плазму крови и ткани. Результаты показали, что введение РОХ + LP достоверно повышало биохимические показатели плазмы и активность антиоксидантных ферментов, снижало содержание восстановленного глутатиона (GSH) в печени, эритроцитах, головном мозге, почках и сердце. Кроме того, в этой группе в печени, эритроцитах и головном мозге была снижена активность холинэстеразы и параоксоназы 1, в то время как уровень малонового диальдегида - повышен. Однако введение NAC исправляло индуцированные изменения, хотя и не полностью. Полученные нами результаты позволяют предположить, что введение POX или LP использует систему окислительного стресса как таковую; однако их комбинация не приводила к значительно большему эффекту. Более того, как профилактическое, так и терапевтическое воздействие NAC на крыс поддерживало антиоксидантную защиту от окислительного повреждения в тканях, скорее всего, благодаря способности удалять свободные радикалы и сохранять внутриклеточный уровень GSH. Таким образом, можно предположить, что NAC оказывает именно защитное действие против токсичности POX и/или LP.

Лекарственные растения, относящиеся к категории «традиционной медицины», и содержащиеся в них химические соединения, перспективные в плане использования в медицине, являются потенциальными средствами от различных проблем со здоровьем. Благодаря своей сложной структуре и огромной пользе для здоровья ценные метаболиты растительного происхождения, которые в совокупности называются «фитохимическими веществами», стали важным источником для обнаружения и разработки новых лекарств. Однако некоторые лекарственные растения из различных природных источников всё ещё находятся в категории «малоизученных» с точки зрения механизмов их биологической активности и терапевтического потенциала. Коронавирусная инфекция (COVID-19), вызванная вирусом SARS-CoV-2, о которой впервые сообщили в ноябре 2019 г., привела к пугающему числу смертей (6,61 миллиона человек). Впоследствии эта болезнь была объявлена пандемией, и её распространение продолжается до сегодняшнего дня. Несмотря на то что развитый научный мир успешно внедрил вакцины против COVID-19 за короткий период времени, всё больше внимания уделяется альтернативным средствам для долгосрочного лечения симптомов и повышения иммунитета. На данный момент вмешательства, основанные на традиционной медицине, которые включают лекарственные растения, их биоактивные метаболиты, экстракты и составы, привлекли большое внимание в качестве альтернативных решений для лечения COVID-19. В настоящей работе нами рассмотрены полученные в последнее время результаты исследований, касающиеся эффективности использования фитохимических веществ в профилактике и лечении COVID-19. Кроме того, также обсуждается литература о механизмах профилактического или терапевтического действия этих природных фитохимических веществ. В заключение мы предполагаем, что активные компоненты растительного происхождения можно использовать по отдельности или в различных сочетаниях в качестве альтернативного решения для лечения инфекции SARS-CoV-2. Более того, структурные данные этих природных продуктов могут быть использованы для разработки новых стратегий, направленных на профилактику коронавирусной инфекции.

При изучении возрастной динамики смертности людей необходима осторожность в использовании когортных данных, поскольку смертность зависит не только от возраста, но и от меняющихся со временем условий жизни. Для дальнейшей проверки предложена гипотеза о том, что актуарная скорость старения может даже снижаться в более современных когортах людей благодаря улучшению условий жизни.