На главную К списку выставокАрхив выставок

Нейрональный счетчик продолжительности жизни человека

Журнальные статьи

1. PDF
Bompas A., Campbell A.E., Sumner P. Cognitive Control and Automatic Interference in Mind and Brain: A Unified Model of Saccadic Inhibition and Countermanding // Psychol. Rev. 2020. Vol. 127, № 4. P. 524–561.

Countermanding behavior has long been seen as a cornerstone of executive control-the human ability to selectively inhibit undesirable responses and change plans. However, scattered evidence implies that stopping behavior is entangled with simpler automatic stimulus-response mechanisms. Here we operationalize this idea by merging the latest conceptualization of saccadic countermanding with a neural network model of visuo-oculomotor behavior that integrates bottom-up and top-down drives. This model accounts for all fundamental qualitative and quantitative features of saccadic countermanding, including neuronal activity. Importantly, it does so by using the same architecture and parameters as basic visually guided behavior and automatic stimulus-driven interference. Using simulations and new data, we compare the temporal dynamics of saccade countermanding with that of saccadic inhibition (SI). a hallmark effect thought to reflect automatic competition within saccade planning areas. We demonstrate how SI accounts for a large proportion of the saccade countermanding process when using visual signals. We conclude that top-down inhibition acts later, piggy-backing on the quicker automatic inhibition. This conceptualization fully accounts for the known effects of signal features and response modalities traditionally used across the countermanding literature. Moreover, it casts different light on the concept of top-down inhibition, its timing and neural underpinning, as well as the interpretation of stop-signal reaction time (RT), the main behavioral measure in the countermanding literature.

http://dx.doi.org/10.1037%2Frev0000181

2. PDF
Cain J.T. et al. Gene Therapy Corrects Brain and Behavioral Pathologies in CLN6-Batten Disease // Mol. Ther. 2019. Vol. 27, № 10. P. 1836–1847.

CLN6-Batten disease, a form of neuronal ceroid lipofuscinosis is a rare lysosomal storage disorder presenting with gradual declines in motor, visual, and cognitive abilities and early death by 12-15 years of age. We developed a self-complementary adeno-associated virus serotype 9 (scAAV9) vector expressing the human CLN6 gene under the control of a chicken beta-actin (CB) hybrid promoter. Intrathecal delivery of scAAV9.CB.hCLN6 into the cerebrospinal fluid (CSF) of the lumbar spinal cord of 4-year-old non-human primates was safe, well tolerated, and led to efficient targeting throughout the brain and spinal cord. A single intracerebroventricular (i.c.v.) injection at postnatal day 1 in Cln6 mutant mice delivered scAAV9.CB.CLN6 directly into the CSF, and it prevented or drastically reduced all of the pathological hallmarks of Batten disease. Moreover, there were significant improvements in motor performance, learning and memory deficits, and survival in treated Cln6 mutant mice, extending survival from 15 months of age (untreated) to beyond 21 months of age (treated). Additionally, many parameters were similar to wild-type counterparts throughout the lifespan of the treated mice.

http://dx.doi.org/10.1016%2Fj.ymthe.2019.06.015

3. PDF
Calvez M. et al. Osteopontin counters human immunodeficiency virus type 1-induced impairment of neurite growth through mammalian target of rapamycin and beta-integrin signaling pathways // J. Neurovirol. 2019. Vol. 25, № 3. P. 384–396.

Despite the fact that human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) does not enter or replicate in neurons, its infection of a subset of resident brain glia cells (microglia and astrocytes) induces via disparate mechanisms, dysregulation of glutamate metabolism, neurotoxicity, and inflammation. Antiretroviral therapies suppress viral load, but cellular activation and release of proinflammatory factors, some of which is likely related to viral reservoirs, continue to promote a microenvironment that is injurious to neurons. However, the molecular mechanisms remain to be identified. Osteopontin (OPN) is a proinflammatory cytokine-like, extracellular matrix protein that is elevated within the brain and CSF in several neurodegenerative disorders, including HIV-associated cognitive disorder. However, the impact of elevated OPN on neuronal integrity and function in HIV-infected individuals who exhibit cognitive dysfunction remains unknown. In this study, using a neuronal cell line and primary cultures of cortical rat neurons, we identify the mammalian target of rapamycin pathway involvement in a signaling interaction between OPN-beta 1-integrins and the HIV-1 envelope glycoprotein, which stimulates neurite growth. These findings link for the first time HIV X4-envelope receptor engagement and osteopontin-mediated signaling through beta 1-integrin receptors to the mTOR pathway and alterations in the cytoskeleton of cortical neurons.

http://dx.doi.org/10.1007%2Fs13365-019-00729-y

4. PDF
Cepeda C. et al. Human Neural Stem Cells Flown into Space Proliferate and Generate Young Neurons // Appl. Sci.-Basel. 2019. Vol. 9, № 19. P. 4042.

Featured Application Understanding how neural stem cells behave in the microgravity environment in space will help us develop suitable countermeasures to protect astronauts from problems with intracranial hypertension during and after long-term space travel. Studying the effects of microgravity on the regulation of neural cell proliferation and their commitment to a specific lineage (i.e., neurons) will offer benefits to patients on Earth for cell replacement therapies using self-donor cells to address neurodegenerative and developmental disorders and diseases, such as cerebral palsy or multiple sclerosis. Abstract Here we demonstrate that human neural stem cells (NSCs) proliferate while in space and they express specific NSC markers after being in space. NSCs displayed both higher oxygen consumption and glycolysis than ground controls. These cells also kept their ability to become young neurons. Electrophysiological recordings of space NSC-derived neurons showed immature cell membrane properties characterized by small capacitance and very high input resistance. Current injections elicited only an incipient action potential. No spontaneous synaptic events could be detected, suggesting their immature status even though most recorded cells displayed complex morphology and numerous cell processes. Ascertaining the origin of the NSCs' increased energy requirement is of the essence in order to design effective measures to minimize health risks associated with long-duration human spaceflight missions.

http://dx.doi.org/10.3390%2Fapp9194042

5. PDF
Cheah I.K. et al. Inhibition of amyloid-induced toxicity by ergothioneine in a transgenic Caenorhabditis elegans model // FEBS Lett. 2019. Vol. 593, № 16. P. 2139–2150.

The abnormal accumulation of beta-amyloid peptide (A beta) is recognized as a central component in the pathogenesis of Alzheimer disease. While many aspects of A beta-mediated neurotoxicity remain elusive, A beta has been associated with numerous underlying pathologies, including oxidative and nitrosative stress, inflammation, metal ion imbalance, mitochondrial dysfunction, and even tau pathology. Ergothioneine (ET), a naturally occurring thiol/thione-derivative of histidine, has demonstrated antioxidant and neuroprotective properties against various oxidative and neurotoxic stressors. This study investigates ET's potential to counteract A beta-toxicity in transgenic Caenorhabditis elegans overexpressing a human A beta peptide. The accumulation of A beta in this model leads to paralysis and premature death. We show that ET dose-dependently reduces A beta-oligomerization and extends the lifespan and healthspan of the nematodes.

http://dx.doi.org/10.1002%2F1873-3468.13497

6. PDF
Chen H. et al. The Ccr4-Not complex regulates TORC1 signaling and mitochondrial metabolism by promoting vacuole V-ATPase activity // PLoS Genet. 2020. Vol. 16, № 10. P. e1009046.

The Ccr4-Not complex functions as an effector of multiple signaling pathways that control gene transcription and mRNA turnover. Consequently, Ccr4-Not contributes to a diverse array of processes, which includes a significant role in cell metabolism. Yet a mechanistic understanding of how it contributes to metabolism is lacking. Herein, we provide evidence that Ccr4-Not activates nutrient signaling through the essential target of rapamycin complex 1 (TORC1) pathway. Ccr4-Not disruption reduces global TORC1 signaling, and it also upregulates expression of the cell wall integrity (CWI) pathway terminal kinase Mpk1. Although CWI signaling represses TORC1 signaling, we find that Ccr4-Not loss inhibits TORC1 independently of CWI activation. Instead, we demonstrate that Ccr4-Not promotes the function of the vacuole V-ATPase, which interacts with the Gtr1 GTPase-containing EGO complex to stimulate TORC1 in response to nutrient sufficiency. Bypassing the V-ATPase requirement in TORC1 activation using a constitutively active Gtr1 mutant fully restores TORC1 signaling in Ccr4-Not deficient cells. Transcriptome analysis and functional studies revealed that loss of the Ccr4 subunit activates the TORC1 repressed retrograde signaling pathway to upregulate mitochondrial activity. Blocking this mitochondrial upregulation in Ccr4-Not deficient cells further represses TORC1 signaling, and it causes synergistic deficiencies in mitochondrial-dependent metabolism. These data support a model whereby Ccr4-Not loss impairs V-ATPase dependent TORC1 activation that forces cells to enhance mitochondrial metabolism to sustain a minimal level of TORC1 signaling necessary for cell growth and proliferation. Therefore, Ccr4-Not plays an integral role in nutrient signaling and cell metabolism by promoting V-ATPase dependent TORC1 activation. Author summary Eukaryotic cells dynamically control nutrient signaling pathways to regulate metabolism, anabolic growth, and cell proliferation through molecular effectors that remain poorly understood. The Ccr4-Not complex is a multiprotein regulatory factor conserved from yeast to humans that integrates both mRNA degradation and ubiquitin ligase activities. While budding yeast Ccr4-Not represses mitochondrial metabolism to allow normal glycolytic metabolism, how it does so is not clear. Herein, we demonstrate that Ccr4-Not activates nutrient signaling through the conserved target of rapamycin complex 1 (TORC1) pathway by promoting the function of the vacuolar V-ATPase proton pump that acidifies the vacuole and activates TORC1. Ccr4-Not deficient cells exhibit decreased V-ATPase stability, leading to defects in both vacuole acidification and TORC1 signaling. This TORC1 defect causes an adaptive upregulation of mitochondrial metabolism to maintain a minimal level of TORC1 activity. This study defines a previously unknown role for Ccr4-Not as a key activator of a conserved eukaryotic nutrient signaling pathway highly relevant to human health and disease.

http://dx.doi.org/10.1371%2Fjournal.pgen.1009046

7. PDF
Choi U.-S., Sung Y.-W., Ogawa S. Measurement of ultra-fast signal progression related to face processing by 7T fMRI // Hum. Brain Mapp. 2020. Vol. 41, № 7. P. 1754–1764.

Given that the brain is a dynamic system, the temporal characteristics of brain function are important. Previous functional magnetic resonance imaging (fMRI) studies have attempted to overcome the limitations of temporal resolution to investigate dynamic states of brain activity. However, finding an fMRI method with sufficient temporal resolution to keep up with the progress of neuronal signals in the brain is challenging. This study aimed to detect between-hemisphere signal progression, occurring on a timescale of tens of milliseconds, in the ventral brain regions involved in face processing. To this end, we devised an inter-stimulus interval (ISI) stimulation scheme and used a 7T MRI system to obtain fMRI signals with a high signal-to-noise ratio. We conducted two experiments: one to measure signal suppression depending on the ISI and another to measure the relationship between the amount of suppression and the ISI. These two experiments enabled us to measure the signal transfer time from a brain region in the ventral visual stream to its counterpart in the opposite hemisphere through the corpus callosum. These findings demonstrate the feasibility of using fMRI to measure ultra-fast signals (tens of milliseconds) and could facilitate the elucidation of further aspects of dynamic brain function.

http://dx.doi.org/10.1002%2Fhbm.24907

8. PDF
Daniele S. et al. The Nootropic Drug A-Glyceryl-Phosphoryl-Ethanolamine Exerts Neuroprotective Effects in Human Hippocampal Cells // Int. J. Mol. Sci. 2020. Vol. 21, № 3. P. 941.

Brain aging involves changes in the lipid membrane composition that lead to a decrease in membrane excitability and neurotransmitter release. These membrane modifications have been identified as contributing factors in age-related memory decline. In this sense, precursors of phospholipids (PLs) can restore the physiological composition of cellular membranes and produce valuable therapeutic effects in brain aging. Among promising drugs, alpha-glycerylphosphorylethanolamine (GPE) has demonstrated protective effects in amyloid-injured astrocytes and in an aging model of human neural stem cells. However, the compound properties on mature neuronal cells remain unexplored. Herein, GPE was tested in human hippocampal neurons, which are involved in learning and memory, and characterized by a functional cholinergic transmission, thus representing a valuable cellular model to explore the beneficial properties of GPE. GPE induced the release of the main membrane phospholipids and of the acetylcholine neurotransmitter. Moreover, the compound reduced lipid peroxidation and enhanced membrane fluidity of human brain cells. GPE counteracted the DNA damage and viability decrease observed in in vitro aged neurons. Among GPE treatment effects, the autophagy was found positively upregulated. Overall, these results confirm the beneficial effects of GPE treatment and suggest the compound as a promising drug to preserve hippocampal neurons and virtually memory performances.

http://dx.doi.org/10.3390%2Fijms21030941

9. PDF
Do K.V. et al. Elovanoids counteract oligomeric beta-amyloid-induced gene expression and protect photoreceptors // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2019. Vol. 116, № 48. P. 24317–24325.

The onset of neurodegenerative diseases activates inflammation that leads to progressive neuronal cell death and impairments in cognition (Alzheimer's disease) and sight (age-related macular degeneration [AMD]). How neuroinflammation can be counteracted is not known. In AMD, amyloid beta-peptide (A beta) accumulates in subretinal drusen. In the 5xFAD retina, we found early functional deficiencies (ERG) without photoreceptor cell (PRC) death and identified early insufficiency in biosynthetic pathways of prohomeostatic/neuroprotective mediators neuroprotectin D1 (NPD1) and elovanoids (ELVs). To mimic an inflammatory milieu in wild-type mouse, we triggered retinal pigment epithelium (RPE) damage/PRC death by subretinally injected oligomeric beta-amyloid (OA beta) and observed that ELVs administration counteracted their effects, protecting these cells. In addition, ELVs prevented OA beta-induced changes in gene expression engaged in senescence, inflammation, autophagy, extracellular matrix remodeling, and AMD. Moreover, as OA beta targets the RPE, we used primary human RPE cell cultures and demonstrated that OA beta caused cell damage, while ELVs protected and restored gene expression as in mouse. Our data show OA beta activates senescence as reflected by enhanced expression of p16(INK4)(a), MMP1, p53, p21, p27, and Il-6, and of senescence-associated phenotype secretome, followed by RPE and PRC demise, and that ELVs 32 and 34 blunt these events and elicit protection. In addition, ELVs counteracted OA beta-induced expression of genes engaged in AMD, autophagy, and extracellular matrix remodeling. Overall, our data uncovered that ELVs downplay OA beta-senescence program induction and inflammatory transcriptional events and protect RPE cells and PRC, and therefore have potential as a possible therapeutic avenue for AMD.

http://dx.doi.org/10.1073%2Fpnas.1912959116

10. PDF
Gambini J. et al. Moderate Red Wine Consumption Increases the Expression of Longevity-Associated Genes in Controlled Human Populations and Extends Lifespan in Drosophila melanogaster // Antioxidants. 2021. Vol. 10, № 2. P. 301.

The beneficial effects of moderate red wine consumption on cardiovascular health are well known. The composition of red wine includes several compounds, such as the phytoestrogen resveratrol, that exert these beneficial effects, although not all the mechanisms by which they act are known. Our aim was to study the effect of red wine consumption on longevity-related genes in controlled human populations, such as cloistered nuns. We found that the expression of catalase, manganese-superoxide dismutase, Sirt1, and p53 was increased in peripheral blood mononuclear cells after 14 days of moderate red wine consumption. This increase was accompanied by an enhanced metabolic wellness: fatty acids, cholesterol, branched chain amino acids (isoleucine and leucine), ketone bodies (acetoacetate), bacterial co-metabolites (trimethylamine), and cellular antioxidants (taurine) contributed to a change in metabolic profile after moderate red wine consumption by the nuns. No serious unwanted side effects were observed. Finally, we tested the effect of moderate red wine consumption on longevity in a controlled animal population, such as D. melanogaster, and found that it increased average life span by 7%. In conclusion, moderate red wine consumption increases the expression of key longevity-related genes and improves metabolic health in humans and increases longevity in flies.

http://dx.doi.org/10.3390%2Fantiox10020301

11. PDF
Goyala A., Baruah A., Mukhopadhyay A. The genetic paradigms of dietary restriction fail to extend life span in cep-1(gk138) mutant of C. elegans p53 due to possible background mutations // PLoS One. 2020. Vol. 15, № 11. P. e0241478.

Dietary restriction (DR) increases life span and improves health in most model systems tested, including non-human primates. In C. elegans, as in other models, DR leads to reprogramming of metabolism, improvements in mitochondrial health, large changes in expression of cytoprotective genes and better proteostasis. Understandably, multiple global transcriptional regulators like transcription factors FOXO/DAF-16, FOXA/PHA-4, HSF1/HSF-1 and NRF2/SKN-1 are important for DR longevity. Considering the wide-ranging effects of p53 on organismal biology, we asked whether the C. elegans ortholog, CEP-1 is required for DR-mediated longevity assurance. We employed the widely-used TJ1 strain of cep-1(gk138). We show that cep-1(gk138) suppresses the life span extension of two genetic paradigms of DR, but two non-genetic modes of DR remain unaffected in this strain. We find that two aspects of DR, increased autophagy and up-regulation of the expression of cytoprotective xenobiotic detoxification program (cXDP) genes, are dampened in cep-1(gk138). Importantly, we find that background mutation(s) in the strain may be the actual cause for the phenotypic differences that we observed and cep-1 may not be directly involved in genetic DR-mediated longevity assurance in worms. Identifying these mutation(s) may reveal a novel regulator of longevity required specifically by genetic modes of DR.

http://dx.doi.org/10.1371%2Fjournal.pone.0241478

12. PDF
Haeufle D.F.B. et al. Muscles Reduce Neuronal Information Load: Quantification of Control Effort in Biological vs. Robotic Pointing and Walking // Front. Robot. AI. 2020. Vol. 7. P. 77.

It is hypothesized that the nonlinear muscle characteristic of biomechanical systems simplify control in the sense that the information the nervous system has to process is reduced through off-loading computation to the morphological structure. It has been proposed to quantify the required information with an information-entropy based approach, which evaluates the minimally required information to control a desired movement, i.e., control effort. The key idea is to compare the same movement but generated by different actuators, e.g., muscles and torque actuators, and determine which of the two morphologies requires less information to generate the same movement. In this work, for the first time, we apply this measure to numerical simulations of more complex human movements: point-to-point arm movements and walking. These models consider up to 24 control signals rendering the brute force approach of the previous implementation to search for the minimally required information futile. We therefore propose a novel algorithm based on the pattern search approach specifically designed to solve this constraint optimization problem. We apply this algorithm to numerical models, which include Hill-type muscle-tendon actuation as well as ideal torque sources acting directly on the joints. The controller for the point-to-point movements was obtained by deep reinforcement learning for muscle and torque actuators. Walking was controlled by proprioceptive neural feedback in the muscular system and a PD controller in the torque model. Results show that the neuromuscular models consistently require less information to successfully generate the movement than the torque-driven counterparts. These findings were consistent for all investigated controllers in our experiments, implying that this is a system property, not a controller property. The proposed algorithm to determine the control effort is more efficient than other standard optimization techniques and provided as open source.

http://dx.doi.org/10.1037%2Frev0000181 http://dx.doi.org/10.3389%2Ffrobt.2020.00077

13. PDF
Hrabovszky E. et al. New Perspectives for Anatomical and Molecular Studies of Kisspeptin Neurons in the Aging Human Brain // Neuroendocrinology. 2019. Vol. 109, № 3. P. 230–241.

The human infundibular nucleus (corresponding to the rodent arcuate nucleus) serves as an important integration center for neuronal signals and hormones released by peripheral endocrine organs. Kisspeptin (KP)-producing neurons of this anatomical site, many of which also synthesize neurokinin B (NKB), are critically involved in sex hormone signaling to gonadotropin-releasing hormone (GnRH) neurons. In recent years, the basic topography, morphology, neuropeptide content, and connectivity of human KP neurons have been investigated with in situ hybridization and immunohistochemistry on postmortem tissues. These studies revealed that human KP neurons differ neurochemically from their rodent counterparts and show robust aging-related plasticity. Earlier immunohistochemical experiments also provided evidence for temporal changes in the hypothalamus of aging men whose NKB and KP neurons undergo hypertrophy, increase in number, exhibit increased neuropeptide mRNA expression and immunoreactivity and give rise to higher numbers of immunoreactive fibers and afferent contacts onto GnRH neurons. Increasing percentages of KP-expressing NKB perikarya, NKB axons, and NKB inputs to GnRH neurons raise the intriguing possibility that a significant subset of NKB neurons begins to cosynthesize KP as aging advances. Although use of postmortem tissues is technically challenging, recently available single-cell anatomical and molecular approaches discussed in this review provide promising new tools to investigate the aging-related anatomical and functional plasticity of the human KP neuronal system.

http://dx.doi.org/10.1159%2F000496566

14. PDF
Ichisima J. et al. Verification and rectification of cell type-specific splicing of a Seckel syndrome-associated ATR mutation using iPS cell model // J. Hum. Genet. 2019. Vol. 64, № 5. P. 445–458.

Seckel syndrome (SS) is a rare spectrum of congenital severe microcephaly and dwarfism. One SS-causative gene is Ataxia Telangiectasia and Rad3-Related Protein (ATR), and ATR (c.2101 A>G) mutation causes skipping of exon 9, resulting in a hypomorphic ATR defect. This mutation is considered the cause of an impaired response to DNA replication stress, the main function of ATR, contributing to the pathogenesis of microcephaly. However, the precise behavior and impact of this splicing defect in human neural progenitor cells (NPCs) is unclear. To address this, we established induced pluripotent stem cells (iPSCs) from fibroblasts carrying the ATR mutation and an isogenic ATR-corrected counterpart iPSC clone. SSpatient-derived iPSCs (SS-iPSCs) exhibited cell type-specific splicing; exon 9 was dominantly skipped in fibroblasts and iPSC-derived NPCs, but it was included in undifferentiated iPSCs and definitive endodermal cells. SS-iPSC-derived NPCs (SS-NPCs) showed distinct expression profiles from ATR non-mutated NPCs with negative enrichment of neuronal genesisrelated gene sets. In SS-NPCs, abnormal mitotic spindles occurred more frequently than in gene-corrected counterparts, and the alignment of NPCs in the surface of the neurospheres was perturbed. Finally, we tested several splicing-modifying compounds and found that TG003, a CLK1 inhibitor, could pharmacologically rescue the exon 9 skipping in SS-NPCs. Treatment with TG003 restored the ATR kinase activity in SS-NPCs and decreased the frequency of abnormal mitotic events. In conclusion, our iPSC model revealed a novel effect of the ATR mutation in mitotic processes of NPCs and NPCspecific missplicing, accompanied by the recovery of neuronal defects using a splicing rectifier.

http://dx.doi.org/10.1038%2Fs10038-019-0574-8

15. PDF
Jurs A.V. et al. Oxidative Stress and Alterations in the Antioxidative Defense System in Neuronal Cells Derived from NPC1 Patient-Specific Induced Pluripotent Stem Cells // Int. J. Mol. Sci. 2020. Vol. 21, № 20. P. 7667.

Oxidative stress (OS) represents a state of an imbalanced amount of reactive oxygen species (ROS) and/or a hampered efficacy of the antioxidative defense system. Cells of the central nervous system are particularly sensitive to OS, as they have a massive need of oxygen to maintain proper function. Consequently, OS represents a common pathophysiological hallmark of neurodegenerative diseases and is discussed to contribute to the neurodegeneration observed amongst others in Alzheimer's disease and Parkinson's disease. In this context, accumulating evidence suggests that OS is involved in the pathophysiology of Niemann-Pick type C1 disease (NPC1). NPC1, a rare hereditary neurodegenerative disease, belongs to the family of lysosomal storage disorders. A major hallmark of the disease is the accumulation of cholesterol and other glycosphingolipids in lysosomes. Several studies describe OS both in murine in vivo and in vitro NPC1 models. However, studies based on human cells are limited to NPC1 patient-derived fibroblasts. Thus, we analyzed OS in a human neuronal model based on NPC1 patient-specific induced pluripotent stem cells (iPSCs). Higher ROS levels, as determined by DCF (dichlorodihydrofluorescein) fluorescence, indicated oxidative stress in all NPC1-deficient cell lines. This finding was further supported by reduced superoxide dismutase (SOD) activity. The analysis of mRNA and protein levels of SOD1 and SOD2 did not reveal any difference between control cells and NPC1-deficient cells. Interestingly, we observed a striking decrease in catalase mRNA and protein levels in all NPC1-deficient cell lines. As catalase is a key enzyme of the cellular antioxidative defense system, we concluded that the lack of catalase contributes to the elevated ROS levels observed in NPC1-deficient cells. Thus, a restitution of a physiological catalase level may pose an intervention strategy to rescue NPC1-deficient cells from the repercussions of oxidative stress contributing to the neurodegeneration observed in NPC1.

http://dx.doi.org/10.3390%2Fijms21207667

16. PDF
Li Puma D.D. et al. Herpes Simplex Virus Type-1 Infection Impairs Adult Hippocampal Neurogenesis via Amyloid-beta Protein Accumulation // Stem Cells. 2019. Vol. 37, № 11. P. 1467–1480.

We previously reported that Herpes simplex virus type-1 (HSV-1) infection of cultured neurons triggered intracellular accumulation of amyloid-beta protein (A beta) markedly impinging on neuronal functions. Here, we demonstrated that HSV-1 affects in vitro and in vivo adult hippocampal neurogenesis by reducing neural stem/progenitor cell (NSC) proliferation and their neuronal differentiation via intracellular A beta accumulation. Specifically, cultured NSCs were more permissive for HSV-1 replication than mature neurons and, once infected, they exhibited reduced proliferation (assessed by 5 '-bromo-deoxyuridine incorporation, Ki67 immunoreactivity, and Sox2 mRNA expression) and impaired neuronal differentiation in favor of glial phenotype (evaluated by immunoreactivity for the neuronal marker MAP2, the glial marker glial fibrillary astrocyte protein, and the expression of the proneuronal genes Mash1 and NeuroD1). Similarly, impaired adult neurogenesis was observed in the subgranular zone of hippocampal dentate gyrus of an in vivo model of recurrent HSV-1 infections, that we recently set up and characterized, with respect to mock-infected mice. The effects of HSV-1 on neurogenesis did not depend on cell death and were due to A beta accumulation in infected NSCs. Indeed, they were: (a) reverted, in vitro, by the presence of either beta/gamma-secretase inhibitors preventing A beta production or the specific 4G8 antibody counteracting the action of intracellular A beta; (b) not detectable, in vivo, in HSV-1-infected amyloid precursor protein knockout mice, unable to produce and accumulate A beta. Given the critical role played by adult neurogenesis in hippocampal-dependent memory and learning, our results suggest that multiple virus reactivations in the brain may contribute to Alzheimer's disease phenotype by also targeting NSCs. Stem Cells 2019

http://dx.doi.org/10.1002%2Fstem.3072

17. PDF
Linz R. et al. Acute psychosocial stress increases serum BDNF levels: an antagonistic relation to cortisol but no group differences after mental training // Neuropsychopharmacology. 2019. Vol. 44, № 10. P. 1797–18

Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) is an essential facilitator of neuronal plasticity. By counteracting the adverse effects of excessive stress-induced glucocorticoid signaling, BDNF has been implicated as a resilience factor to psychopathology caused by chronic stress. Insights into the effects of acute stress on peripheral BDNF levels in humans are inconclusive. The short-term interplay between BDNF and cortisol in response to acute psychosocial stress remains unexplored. Furthermore, it is unknown whether mental training that is effective at reducing cortisol reactivity can also influence BDNF during acute stress. In the current study, we investigated serum BDNF levels during an acute psychosocial stress paradigm, the Trier Social Stress Test (TSST), in 301 healthy participants (178 women, mean age = 40.65) recruited as part of the ReSource Project, a large-scale mental training study consisting of three distinct 3-month training modules. Using a cross-sectional study design, we first examined the relationship between BDNF and salivary cortisol in a control group with no mental training. Subsequent analyses focused on differences in BDNF stress levels between control and mental training groups. We show that serum BDNF is indeed stress-sensitive, characterized by a significant post-stress increase and subsequent decline to recovery. While respective increases in BDNF and cortisol were not associated, we found two indications for an antagonistic relationship. Higher BDNF peaks after stress were associated with steeper cortisol recovery. On the other hand, the magnitude of the cortisol stress response was linked to steeper BDNF recovery after stress. BDNF levels were not modulated by any of the mental training modules. Providing novel evidence for the dynamics of BDNF and cortisol during acute stress, our findings may further inform research on the physiological mechanisms involved in stress chronification and the associated health risks.

http://dx.doi.org/10.1038%2Fs41386-019-0391-y

18. PDF
Liu Y. et al. Stimulus Intervals Modulate the Balance of Brain Activity in the Human Primary Somatosensory Cortex: An ERP Study // Front. Neuroinformatics. 2021. Vol. 14. P. 571369.

Neuronal excitation and inhibition occur in the brain at the same time, and brain activation reflects changes in the sum of excitation and inhibition. This principle has been well-established in lower-level sensory systems, including vision and touch, based on animal studies. However, it is unclear how the somatosensory system processes the balance between excitation and inhibition. In the present ERP study, we modified the traditional spatial attention paradigm by adding double stimuli presentations at short intervals (i.e., 10, 30, and 100 ms). Seventeen subjects participated in the experiment. Five types of stimulation were used in the experiment: a single stimulus (one raised pin for 40 ms), standard stimulus (eight pins for 40 ms), and double stimuli presented at intervals of 10, 30, and 100 ms. The subjects were asked to attend to a particular finger and detect whether the standard stimulus was presented to that finger. The results showed a clear attention-related ERP component in the single stimulus condition, but the suppression components associated with the three interval conditions seemed to be dominant in somatosensory areas. In particular, we found the strongest suppression effect in the ISI-30 condition (interval of 30 ms) and that the suppression and enhancement effects seemed to be counterbalanced in both the ISI-10 and ISI-100 conditions (intervals of 10 and 100 ms, respectively). This type of processing may allow humans to easily discriminate between multiple stimuli on the same body part.

http://dx.doi.org/10.3389%2Ffninf.2020.571369

19. PDF
Madden D.J. et al. Influence of structural and functional brain connectivity on age-related differences in fluid cognition // Neurobiol. Aging. 2020. Vol. 96. P. 205–222.

We used graph theoretical measures to investigate the hypothesis that structural brain connectivity constrains the influence of functional connectivity on the relation between age and fluid cognition. Across 143 healthy, community-dwelling adults 19-79 years of age, we estimated structural network properties from diffusion-weighted imaging and functional network properties from resting-state functional magnetic resonance imaging. We confirmed previous reports of age-related decline in the strength and efficiency of structural networks, as well as in the connectivity strength within and between structural network modules. Functional networks, in contrast, exhibited age-related decline only in system segregation, a measure of the distinctiveness among network modules. Aging was associated with decline in a composite measure of fluid cognition, particularly tests of executive function. Functional system segregation was a significant mediator of age-related decline in executive function. Structural network properties did not directly influence the age-related decline in functional system segregation. The raw correlational data underlying the graph theoretical measures indicated that structural connectivity exerts a limited constraint on age-related decline in functional connectivity. (C) 2020 The Author(s). Published by Elsevier Inc.

http://dx.doi.org/10.1016%2Fj.neurobiolaging.2020.09.010

20. PDF
Memon B. et al. PDX1(-)/NKX6.1(+)progenitors derived from human pluripotent stem cells as a novel source of insulin-secreting cells // Diabetes-Metab. Res. Rev. P. e3400.

Aim Beta cell replacement strategies are a promising alternative for diabetes treatment. Human pluripotent stem cells (hPSCs) serve as a scalable source for producing insulin-secreting cells for transplantation therapy. We recently generated novel hPSC-derived pancreatic progenitors, expressing high levels of the transcription factor NKX6.1, in the absence of PDX1 (PDX1(-)/NKX6.1(+)). Herein, our aim was to characterize this novel population and assess its ability to differentiate into insulin-secreting beta cells in vitro. Materials and Methods Three different hPSC lines were differentiated into PDX1(-)/NKX6.1(+)progenitors, which were further differentiated into insulin-secreting cells using two different protocols. The progenitors and beta cells were extensively characterized. Transcriptome analysis was performed at different stages and compared with the profiles of various pancreatic counterparts. Results PDX1(-)/NKX6.1(+)progenitors expressed high levels of nestin, a key marker of pancreatic islet-derived progenitors, in the absence of E-cadherin, similar to pancreatic mesenchymal stem cells. At progenitor stage, comparison of the two populations showed downregulation of pancreatic epithelial genes and upregulation of neuronal development genes in PDX1(-)/NKX6.1(+)cells in comparison to the PDX1(+)/NKX6.1(+)cells. Interestingly, on further differentiation, PDX1(-)/NKX6.1(+)cells generated mono-hormonal insulin(+)cells and activated pancreatic key genes, such as PDX1. The transcriptome profile of PDX1(-)/NKX6.1(+)-derived beta (3D-beta) was closely similar to those of human pancreatic islets and purified hPSC-derived beta cells. Also, the 3D-beta cells secreted C-peptide in response to increased glucose concentrations indicating their functionality. Conclusion These findings provide a novel source of insulin-secreting cells that can be used for beta cell therapy for diabetes.

http://dx.doi.org/10.1002%2Fdmrr.3400

21. PDF
Nazarian N. et al. Project Coolbit: can your watch predict heat stress and thermal comfort sensation? // Environ. Res. Lett. 2021. Vol. 16, № 3. P. 034031.

Global climate is changing as a result of anthropogenic warming, leading to higher daily excursions of temperature in cities. Such elevated temperatures have great implications on human thermal comfort and heat stress, which should be closely monitored. Current methods for heat exposure assessments (surveys, microclimate measurements, and laboratory experiments), however, present several limitations: measurements are scattered in time and space and data gathered on outdoor thermal stress and comfort often does not include physiological and behavioral parameters. To address these shortcomings, Project Coolbit aims to introduce a human-centric approach to thermal comfort assessments. In this study, we propose and evaluate the use of wrist-mounted wearable devices to monitor environmental and physiological responses that span a wide range of spatial and temporal distributions. We introduce an integrated wearable weather station that records (a) microclimate parameters (such as air temperature and humidity), (b) physiological parameters (heart rate, skin temperature and humidity), and (c) subjective feedback. The feasibility of this methodology to assess thermal comfort and heat stress is then evaluated using two sets of experiments: controlled-environment physiological data collection, and outdoor environmental data collection. We find that using the data obtained through the wrist-mounted wearables, core temperature can be predicted non-invasively with 95 percent of target attainment within +/- 0.27 degrees C. Additionally, a direct connection between the air temperature at the wrist (T-a,T-w) and the perceived activity level (PAV) of individuals was drawn. We observe that with increased T-a,T-w, the desire for physical activity is significantly reduced, reaching 'Transition only' PAV level at 36 degrees C. These assessments reveal that the wearable methodology provides a comprehensive and accurate representation of human heat exposure, which can be extended in real-time to cover a large spatial distribution in a given city and quantify the impact of heat exposure on human life.

http://dx.doi.org/10.1088%2F1748-9326%2Fabd130

22. PDF
Pasqual E. et al. Cognitive effects of low dose of ionizing radiation - Lessons learned and research gaps from epidemiological and biological studies // Environ. Int. 2021. Vol. 147. P. 106295.

The last decades have seen increased concern about the possible effects of low to moderate doses of ionizing radiation (IR) exposure on cognitive function. An interdisciplinary group of experts (biologists, epidemiologists, dosimetrists and clinicians) in this field gathered together in the framework of the European MELODI workshop on non-cancer effects of IR to summarise the state of knowledge on the topic and elaborate research recommendations for future studies in this area. Overall, there is evidence of cognitive effects from low IR doses both from biology and epidemiology, though a better characterization of effects and understanding of mechanisms is needed. There is a need to better describe the specific cognitive function or diseases that may be affected by radiation exposure. Such cognitive deficit characterization should consider the human life span, as effects might differ with age at exposure and at outcome assessment. Measurements of biomarkers, including imaging, will likely help our understanding on the mechanism of cognitive-related radiation induced deficit. The identification of loci of individual genetic susceptibility and the study of gene expression may help identify individuals at higher risk. The mechanisms behind the radiation induced cognitive effects are not clear and are likely to involve several biological pathways and different cell types. Well conducted research in large epidemiological cohorts and experimental studies in appropriate animal models are needed to improve the understanding of radiation-induced cognitive effects. Results may then be translated into recommendations for clinical radiation oncology and imaging decision making processes.

http://dx.doi.org/10.1016%2Fj.envint.2020.106295

23. PDF
Pearson-Smith J.N., Patel M. Antioxidant drug therapy as a neuroprotective countermeasure of nerve agent toxicity // Neurobiol. Dis. 2020. Vol. 133. P. 104457.

The use of chemical warfare agents is an ongoing, significant threat to both civilians and military personnel worldwide. Nerve agents are by far the most formidable toxicants in terms of their lethality and toxicity. Nerve agents initiate neurotoxicity by the irreversible inhibition of acetylcholinesterase and resultant accumulation of acetylcholine in excitable tissues. The cholinergic toxidrome presents as miosis, lacrimation, diarrhea, fasciculations, seizures, respiratory arrest and coma. Current medical countermeasures can attenuate acute mortality and confer limited protection against secondary neuronal injury when given rapidly after exposure. However, there is an urgent need for the development of novel, add-on neuroprotective therapies to prevent mortality and long-term toxicity of nerve agents. Increasing evidence suggests that pathways other than direct acetylcholinesterase inhibition contribute to neurotoxicity and secondary neuronal injury. Among these, oxidative stress is emerging as a key therapeutic target for nerve agent toxicity. In this review, we discuss the rationale for targeting oxidative stress in nerve agent toxicity and highlight research investigating antioxidant therapy as a neuroprotective medical countermeasure to attenuate oxidative stress, neuroinflammation and neurodegeneration.

http://dx.doi.org/10.1016%2Fj.nbd.2019.04.013

24. PDF
Pinho T.S. et al. Diminished O-GlcNAcylation in Alzheimer’s disease is strongly correlated with mitochondrial anomalies // Biochim. Biophys. Acta-Mol. Basis Dis. 2019. Vol. 1865, № 8. P. 2048–2059.

Uncover the initial cause(s) underlying Alzheimer's disease (AD) pathology is imperative for the development of new therapeutic interventions to counteract AD-related symptomatology and neuropathology in a timely manner. The early stages of AD are characterized by a brain hypometabolic state as denoted by faulty glucose uptake and utilization and abnormal mitochondrial function and distribution which, ultimately, culminates in synaptic "starvation" and neuronal degeneration. Importantly, it was recently recognized that the post-translational modification beta-N-acetylglucosamine (O-GlcNAc) modulates mitochondria] function, motility and distribution being proposed to act as a nutrient sensor that links glucose and the metabolic status to neuronal function. Using post-mortem human brain tissue, brain samples from the triple transgenic mouse model of AD (3xTg-AD) and in vitro models of AD (differentiated SH-SY5Y cells exposed to AD-mimicking conditions), the present study is aimed to clarify whether O-GlcNAcylation, the posttranslational modification of intracellular proteins by O-GIcNAc, contributes to "mitochondrial pathology" in AD and its potential as a therapeutic target. A reduction in global O-GlcNAcylation levels was observed in the brain cortex and hippocampus of AD subjects. Moreover, GlcNAcylation levels are higher in mature mice but the levels of this posttranslational modification are lower in 3xTg-AD mice when compared to control mice. The in vitro models of AD also exhibited a marked reduction in global O-GlcNAcylation levels, which was strongly correlated with hampered mitochondrial bioenergetic function, disruption of the mitochondrial network and loss of cell viability. Conversely, the pharmacological modulation of O-GIcNAcylation levels with Thiamet-G restored O-GlcNAcylation levels and cell viability in the in vitro models of AD. Overall, these results suggest that O-GIcNAcylation is involved in AD pathology functioning as a potential link between mitochondria] energetic crisis and synaptic and neuronal degeneration. This posttranslational modification represents a promising therapeutic target to tackle this devastating neurodegenerative disease.

http://dx.doi.org/10.1016%2Fj.bbadis.2018.10.037

25. PDF
Pruccoli L. et al. Esculetin as a Bifunctional Antioxidant Prevents and Counteracts the Oxidative Stress and Neuronal Death Induced by Amyloid Protein in SH-SY5Y Cells // Antioxidants. 2020. Vol. 9, № 6. P. 551.

Oxidative stress (OS) appears to be an important determinant during the different stages of progression of Alzheimer's Disease (AD). In particular, impaired antioxidant defense mechanisms, such as the decrease of glutathione (GSH) and nuclear factor erythroid 2 (NF-E2)-related factor 2 (Nrf2), a master regulator of antioxidant genes, including those for GSH, are associated with OS in the human AD brain. Among the neuropathological hallmarks of AD, the soluble oligomers of amyloid beta (A beta) peptides seem to promote neuronal death through mitochondrial dysfunction and OS. In this regard, bifunctional antioxidants can exert a dual neuroprotective role by scavenging reactive oxygen species (ROS) directly and concomitant induction of antioxidant genes. In this study, among natural coumarins (esculetin, scopoletin, fraxetin and daphnetin), we demonstrated the ability of esculetin (ESC) to prevent and counteract ROS formation in neuronal SH-SY5Y cells, suggesting its profile as a bifunctional antioxidant. In particular, ESC increased the resistance of the SH-SY5Y cells against OS through the activation of Nrf2 and increase of GSH. In similar experimental conditions, ESC could also protect the SH-SY5Y cells from the OS and neuronal death evoked by oligomers of A beta(1-42)peptides. Further, the use of the inhibitors PD98059 and LY294002 also showed that Erk1/2 and Akt signaling pathways were involved in the neuroprotection mediated by ESC. These results encourage further research in AD models to explore the efficacy and safety profile of ESC as a novel neuroprotective agent.

http://dx.doi.org/10.3390%2Fantiox9060551

26. PDF
Putra M. et al. Inducible nitric oxide synthase inhibitor, 1400W, mitigates DFP-induced long-term neurotoxicity in the rat model // Neurobiol. Dis. 2020. Vol. 133. P. 104443.

Inducible nitric oxide synthase inhibitor, 1400W, mitigates DFP-induced long-term neurotoxicity in the rat model Автор:: Putra, Marson; Sharma, Shaunik; Gage, Meghan; с соавторами. NEUROBIOLOGY OF DISEASE Том: ? 133 Номер статьи: 104443 Опубликовано: ? JAN 2020 Бесплатный полный текст от издателя Chemical nerve agents (CNA) are increasingly becoming a threat to both civilians and military personnel. CNA-induced acute effects on the nervous system have been known for some time and the long-term consequences are beginning to emerge. In this study, we used diisopropylfluorophosphate (DFP), a seizurogenic CNA to investigate the long-term impact of its acute exposure on the brain and its mitigation by an inducible nitric oxide synthase (iNOS) inhibitor, 1400W as a neuroprotectant in the rat model. Several experimental studies have demonstrated that DFP-induced seizures and/or status epilepticus (SE) causes permanent brain injury, even after the counter-measure medication (atropine, oxime, and diazepam). In the present study, DEP-induced SE caused a significant increase in iNOS and 3-nitrotyrosine (3-NT) at 24 h, 48 h, 7d, and persisted for a long-term (12 weeks post-exposure), which led to the hypothesis that iNOS is a potential therapeutic target in DFP-induced brain injury. To test the hypothesis, we administered 1400W (20 mg/kg, i.m.) or the vehicle twice daily for the first three days of post-exposure. 1400W significantly reduced DFP-induced iNOS and 3-NT upregulation in the hippocampus and piriform cortex, and the serum nitrite levels at 24 h post-exposure. 1400W also prevented DFP-induced mortality in < 24 h. The brain immunohistochemistry (IHC) at 7d post-exposure revealed a significant reduction in gliosis and neurodegeneration (NeuN + FJB positive cells) in the 1400W-treated group. 1400W, in contrast to the vehicle, caused a significant reduction in the epileptiform spiking and spontaneous recurrent seizures (SRS) during 12 weeks of continuous video-EEG study. IHC of brain sections from the same animals revealed a significant reduction in reactive gliosis (both microgliosis and astrogliosis) and neurodegeneration across various brain regions in the 1400W-treated group when compared to the vehicle -treated group. A multiplex assay from hippocampal lysates at 6 weeks post-exposure showed a significant increase in several key pro-inflammatory cytokines/chemokines such as IL-1 alpha, TNF alpha, IL-1 beta, IL-2, IL-6, IL-12, IL-17a, MCP -1, LIX, and Eotaxin, and a growth factor, VEGF in the vehicle-treated animals. 1400W significantly suppressed IL-1 alpha, TNF alpha, IL-2, IL-12, and MCP-1 levels. It also suppressed DFP-induced serum nitrite levels at 6 weeks post-exposure. In the Morris water maze, the vehicle -treated animals spent significantly less time in the target quadrant in a probe trial at 9d post-exposure compared to their time spent in the same quadrant 11 days previously (i.e., 2 days prior to DFP exposure). Such a difference was not observed in the 1400W and control groups. However, learning and short-term memory were unaffected when tested at 10-16d and 28-34d post-exposure. Accelerated rotarod, horizontal bar test, and the forced swim test revealed no significant changes between groups. Overall, the findings from this study suggest that 1400W may be considered as a potential therapeutic agent as a follow-on therapy for CNA exposure, after controlling the acute symptoms, to prevent mortality and some of the long-term neurotoxicity parameters such as epileptiform spiking, SRS, neurodegeneration, reactive gliosis in some brain regions, and certain key proinflammatory cytokines and chemokine.

http://dx.doi.org/10.1016%2Fj.nbd.2019.03.031

27. PDF
Shinhmar H. et al. Optically Improved Mitochondrial Function Redeems Aged Human Visual Decline // J. Gerontol. Ser. A-Biol. Sci. Med. Sci. 2020. Vol. 75, № 9. P. E49–E52.

The age spectrum of human populations is shifting toward the older with larger proportions suffering physical decline. Mitochondria influence the pace of aging as the energy they provide for cellular function in the form of adenosine triphosphate ( ATP) declines with age. Mitochondrial density is greatest in photoreceptors, particularly cones that have high energy demands and mediate color vision. Hence, the retina ages faster than other organs, with a 70% ATP reduction over life and a significant decline in photoreceptor function. Mitochondria have specific light absorbance characteristics influencing their performance. Longer wavelengths spanning 650-> 1,000 nm improve mitochondrial complex activity, membrane potential, and ATP production. Here, we use 670-nm light to improve photoreceptor performance and measure this psychophysically in those aged 28-72 years. Rod and cone performance declined significantly after approximately 40 years of age. 670-nm light had no impact in younger individuals, but in those around 40 years and older, significant improvements were obtained in color contrast sensitivity for the blue visual axis (tritan) known to display mitochondrial vulnerability. The red visual axis (protan) improved but not significantly. Rod thresholds also improved significantly in those >40 years. Using specific wavelengths to enhance mitochondrial performance will be significant in moderating the aging process in this metabolically demanding tissue.

http://dx.doi.org/10.1093%2Fgerona%2Fglaa155

28. PDF
Stickel S. et al. Audio-visual and olfactory-visual integration in healthy participants and subjects with autism spectrum disorder // Hum. Brain Mapp.

The human capacity to integrate sensory signals has been investigated with respect to different sensory modalities. A common denominator of the neural network underlying the integration of sensory clues has yet to be identified. Additionally, brain imaging data from patients with autism spectrum disorder (ASD) do not cover disparities in neuronal sensory processing. In this fMRI study, we compared the underlying neural networks of both olfactory-visual and auditory-visual integration in patients with ASD and a group of matched healthy participants. The aim was to disentangle sensory-specific networks so as to derive a potential (amodal) common source of multisensory integration (MSI) and to investigate differences in brain networks with sensory processing in individuals with ASD. In both groups, similar neural networks were found to be involved in the olfactory-visual and auditory-visual integration processes, including the primary visual cortex, the inferior parietal sulcus (IPS), and the medial and inferior frontal cortices. Amygdala activation was observed specifically during olfactory-visual integration, with superior temporal activation having been seen during auditory-visual integration. A dynamic causal modeling analysis revealed a nonlinear top-down IPS modulation of the connection between the respective primary sensory regions in both experimental conditions and in both groups. Thus, we demonstrate that MSI has shared neural sources across olfactory-visual and audio-visual stimulation in patients and controls. The enhanced recruitment of the IPS to modulate changes between areas is relevant to sensory perception. Our results also indicate that, with respect to MSI processing, adults with ASD do not significantly differ from their healthy counterparts.

http://dx.doi.org/10.1002%2Fhbm.24715

29. PDF
Tisdall L. et al. Brain-Behavior Associations for Risk Taking Depend on the Measures Used to Capture Individual Differences // Front. Behav. Neurosci. 2020. Vol. 14. P. 587152.

Maladaptive risk taking can have severe individual and societal consequences; thus, individual differences are prominent targets for intervention and prevention. Although brain activation has been shown to be associated with individual differences in risk taking, the directionality of the reported brain-behavior associations is less clear. Here, we argue that one aspect contributing to the mixed results is the low convergence between risk-taking measures, especially between the behavioral tasks used to elicit neural functional markers. To address this question, we analyzed within-participant neuroimaging data for two widely used risk-taking tasks collected from the imaging subsample of the Basel-Berlin Risk Study (N = 116 young human adults). Focusing on core brain regions implicated in risk taking (nucleus accumbens, anterior insula, and anterior cingulate cortex), for the two tasks, we examined group-level activation for risky versus safe choices, as well as associations between local functional markers and various risk-related outcomes, including psychometrically derived risk preference factors. While we observed common group-level activation in the two tasks (notably increased nucleus accumbens activation), individual differences analyses support the idea that the presence and directionality of associations between brain activation and risk taking varies as a function of the risk-taking measures used to capture individual differences. Our results have methodological implications for the use of brain markers for intervention or prevention.

http://dx.doi.org/10.3389%2Ffnbeh.2020.587152

30. PDF
Tomaskovic-Crook E. et al. Conducting Polymer Mediated Electrical Stimulation Induces Multilineage Differentiation with Robust Neuronal Fate Determination of Human Induced Pluripotent Stem Cells // Cells. 2020. Vol. 9, № 3. P. 658.

Electrical stimulation is increasingly being used to modulate human cell behaviour for biotechnological research and therapeutics. Electrically conductive polymers (CPs) such as polypyrrole (PPy) are amenable to in vitro and in vivo cell stimulation, being easy to synthesise with different counter ions (dopants) to augment biocompatibility and cell-effects. Extending our earlier work, which showed that CP-mediated electrical stimulation promotes human neural stem cell differentiation, here we report using electroactive PPy containing the anionic dopant dodecylbenzenesulfonate (DBS) to modulate the fate determination of human induced pluripotent stem cells (iPSCs). Remarkably, the stimulation without conventional chemical inducers resulted in the iPSCs differentiating to cells of the three germ lineages-endoderm, ectoderm, and mesoderm. The unstimulated iPSC controls remained undifferentiated. Phenotypic characterisation further showed a robust induction to neuronal fate with electrical stimulation, again without customary chemical inducers. Our findings add to the growing body of evidence supporting the use of electrical stimulation to augment stem cell differentiation, more specifically, pluripotent stem cell differentiation, and especially neuronal induction. Moreover, we have shown the versatility of electroactive PPy as a cell-compatible platform for advanced stem cell research and translation, including identifying novel mechanisms of fate regulation, tissue development, electroceuticals, and regenerative medicine.

http://dx.doi.org/10.3390%2Fcells9030658

31. PDF
Torrance J.B., Goldband S. Mathematical Connection between Short Telomere Induced Senescence Calculation and Mortality Rate Data // Int. J. Mol. Sci. 2020. Vol. 21, № 21. P. 7959.

The last 20 years have seen a surge in scientific activity and promising results in the study of aging and longevity. Many researchers have focused on telomeres, which are composed of a series of TTAGGG repeat nucleotide sequences at the ends of each chromosome. Measurements of the length of these telomere strands show that they decrease in length with increasing age, leading many authors to propose that when the length of these telomere strands decreases sufficiently, the cells enter into a state of replicative senescence, eventually leading to disease and death. These ideas are supported by evidence that short telomere length is correlated with increased mortality. In this paper, we extend this idea to make an actual calculation of the predicted mortality rate caused by short telomere length induced senescence (STLIS). We derive a simple equation for the mathematical relationship between telomere length and mortality rate. Using only three parameters based on telomere length measurement data of Canadians, we have calculated both the magnitude and the age dependence of the mortality rate for both men and women. We show that these calculated data are in good quantitative agreement with the actual number of Canadians that die. This agreement demonstrates the quantitative correlation between the mortality calculated by the STLIS model and the mortality of the major diseases of aging (e.g., cardiovascular disease, many cancers and diabetes mellitus), which dominate human mortality. This result represents significant progress in our understanding of the factors behind the cause of aging.

http://dx.doi.org/10.3390%2Fijms21217959

32. PDF
Wang H. et al. Moderate-Intensity Aerobic Exercise Restores Appetite and Prefrontal Brain Activity to Images of Food Among Persons Dependent on Methamphetamine: A Functional Near-Infrared Spectroscopy Study // Front. Hum. Neurosci. 2019. Vol. 13. P. 400.

The brain prefrontal control system is critical to successful recovery from substance use disorders, and the prefrontal cortex (PFC) regulates striatal reward-related processes. Substance-dependent individuals exhibit an increased response to drug rewards and decreased response to natural, nondrug rewards. Short-term aerobic exercise can ameliorate craving and inhibitory deficits in methamphetamine users, but the effect of exercise on food reward is unknown. This study used functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) to measure the effects of moderate- and high-intensity short-term aerobic exercise on prefrontal activity related to food images and recorded the subjective feelings of appetite in methamphetamine-dependent users. In total, 56 men who met the Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders (Fifth Edition) criteria for methamphetamine dependence, with a mean (SD) body mass index of 24.7 (3.5) kg/m(2) and age of 30.2 (5.1) years, were randomly assigned to one of two exercise groups: moderate intensity (n = 28; 65%-75% of maximum heart rate) and high intensity (n = 28; 76%-85% of heart rate maximum). Each group also performed a resting control session for 35 min 1 week before or after the exercise, in a counterbalanced order. Mean oxygenated hemoglobin concentration changes in the PFC when viewing visual food cues were assessed by fNIRS, and subjective feelings of appetite were self-rated using visual analog scales after moderate- or high-intensity aerobic exercise and after the resting control session. A continuous-wave NIRS device was used to obtain functional data: eight sources and seven detectors were placed on the scalp covering the PFC, resulting in 20 channels per participant. We found that moderate-intensity aerobic exercise significantly increased both, the activation of the left orbitofrontal cortex (OFC) to images of high-calorie food (P = 0.02) and subjective sensations of hunger (F-(1,F-54) = 7.16, P = 0.01). To our knowledge, this study provides the first evidence that moderate-intensity aerobic exercise increases OFC activity associated with high-calorie food images and stimulates appetite in methamphetamine-dependent individuals. These changes suggest that exercise may reestablish the food reward pathway hijacked by drugs and restore sensitivity to natural rewards. This evidence may contribute to the development of specific exercise programs for populations with methamphetamine dependence.

http://dx.doi.org/10.3389%2Ffnhum.2019.00400

33. PDF
Wang T. et al. GPR68 Is a Neuroprotective Proton Receptor in Brain Ischemia // Stroke. 2020. Vol. 51, № 12. P. 3690–3700.

Background and Purpose: Brain acidosis is prevalent in stroke and other neurological diseases. Acidosis can have paradoxical injurious and protective effects. The purpose of this study is to determine whether a proton receptor exists in neurons to counteract acidosis-induced injury. Methods: We analyzed the expression of proton-sensitive GPCRs (G protein-coupled receptors) in the brain, examined acidosis-induced signaling in vitro, and studied neuronal injury using in vitro and in vivo mouse models. Results: GPR68, a proton-sensitive GPCR, was present in both mouse and human brain, and elicited neuroprotection in acidotic and ischemic conditions. GPR68 exhibited wide expression in brain neurons and mediated acidosis-induced PKC (protein kinase C) activation. PKC inhibition exacerbated pH 6-induced neuronal injury in a GPR68-dependent manner. Consistent with its neuroprotective function, GPR68 overexpression alleviated middle cerebral artery occlusion-induced brain injury. Conclusions: These data expand our knowledge on neuronal acid signaling to include a neuroprotective metabotropic dimension and offer GPR68 as a novel therapeutic target to alleviate neuronal injuries in ischemia and multiple other neurological diseases.

http://dx.doi.org/10.3389%2Ffcell.2020.590540

34. PDF
Wierenga L.M. et al. Greater male than female variability in regional brain structure across the lifespan // Hum. Brain Mapp. OCT. 2020 P. 1-30.

For many traits, males show greater variability than females, with possible implications for understanding sex differences in health and disease. Here, the ENIGMA (Enhancing Neuro Imaging Genetics through Meta-Analysis) Consortium presents the largest-ever mega-analysis of sex differences in variability of brain structure, based on international data spanning nine decades of life. Subcortical volumes, cortical surface area and cortical thickness were assessed in MRI data of 16,683 healthy individuals 1-90 years old (47% females). We observed significant patterns of greater male than female between-subject variance for all subcortical volumetric measures, all cortical surface area measures, and 60% of cortical thickness measures. This pattern was stable across the lifespan for 50% of the subcortical structures, 70% of the regional area measures, and nearly all regions for thickness. Our findings that these sex differences are present in childhood implicate early life genetic or gene-environment interaction mechanisms. The findings highlight the importance of individual differences within the sexes, that may underpin sex-specific vulnerability to disorders.

http://dx.doi.org/10.1002%2Fhbm.25204

35. PDF
Yuan X. et al. NAD(+)/NADH redox alterations reconfigure metabolism and rejuvenate senescent human mesenchymal stem cells in vitro // Commun. Biol. 2020. Vol. 3, № 1. P. 774.

Human mesenchymal stem cells (hMSCs) promote endogenous tissue regeneration and have become a promising candidate for cell therapy. However, in vitro culture expansion of hMSCs induces a rapid decline of stem cell properties through replicative senescence. Here, we characterize metabolic profiles of hMSCs during expansion. We show that alterations of cellular nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+/NADH) redox balance and activity of the Sirtuin (Sirt) family enzymes regulate cellular senescence of hMSCs. Treatment with NAD+precursor nicotinamide increases the intracellular NAD+level and re-balances the NAD+/NADH ratio, with enhanced Sirt-1 activity in hMSCs at high passage, partially restores mitochondrial fitness and rejuvenates senescent hMSCs. By contrast, human fibroblasts exhibit limited senescence as their cellular NAD+/NADH balance is comparatively stable during expansion. These results indicate a potential metabolic and redox connection to replicative senescence in adult stem cells and identify NAD+as a metabolic regulator that distinguishes stem cells from mature cells. This study also suggests potential strategies to maintain cellular homeostasis of hMSCs in clinical applications. Yuan et al. characterise metabolic profiles of human mesenchymal stem cells (hMSCs) during cell expansion in culture. They find that late passage hMSCs exhibit a NAD+/NADH redox cycle imbalance and that adding NAD+precursor nicotinamide restores mitochondrial fitness and cellular homeostasis in senescent hMSCs indicating a possible route to preserve hMSC homeostasis for therapeutic use.

http://dx.doi.org/10.1038%2Fs42003-020-01514-y

36. 04617X
Аклеев А.А., Никифоров В.С., Блинова Е.А., Долгушин И.И. ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ ИММУННОГО ОТВЕТА У ЛИЦ, ПОДВЕРГШИХСЯ ХРОНИЧЕСКОМУ РАДИАЦИОННОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ, В ОТДАЛЁННЫЕ СРОКИ // Российский иммунологический журнал. 2019. Т. 13(22). № 2. С. 1042-1044.

https://elibrary.ru/item.asp?id=39960211

37. 000513
Антонов С.А., Новосадова Е.В., Кобылянский А.Г., Иллариошкин С.Н., Тарантул В.З., Гривенников И.А. ЭКСПРЕССИЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА NMDA- И GABAA-РЕЦЕПТОРОВ ПРИ ДИФФЕРЕНЦИРОВКЕ ИНДУЦИРОВАННЫХ ПЛЮРИПОТЕНТНЫХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК ЧЕЛОВЕКА В ВЕНТРАЛЬНЫЕ МЕЗЕНЦЕФАЛИЧЕСКИЕ НЕЙРОНЫ // Биохимия. 2019. Т. 84. № 3. С. 436-447.

Ионотропные глутаматные и ГАМК-рецепторы регулируют процесс дифференцировки и определяют функциональные свойства зрелых нейронов. Как недостаточная, так и избыточная активность этих систем нейротрансмиссии ассоциирована с различными заболеваниями нервной системы. В современной литературе имеются ограниченные сведения относительно профиля экспрессии данных рецепторов и механизмов их регуляции при дифференцировке специализированных типов нейронов человека. В настоящей работе с использованием ПЦР в реальном времени и иммуноцитохимического окрашивания был изучен профиль экспрессии NMDA- и GABAA-рецепторов при дифференцировке in vitro вентральных мезенцефалических нейронов, получаемых из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) человека. Исследована связь между процессом созревания нейронов и динамикой экспрессии данных генов. Также посредством прижизненного наблюдения клеток с применением флуоресцентного кальциевого индикатора была изучена функциональная активность рецепторов. С помощью трансдукции нейральных предшественников репортерными генами TagGFP и TagRFP проанализирована роль NMDA- и GABAA-рецепторов в регуляции роста нейритов и развитии спонтанной активности изучаемых клеток. Из полученных в работе результатов следует, что агонисты изучаемых рецепторов могут быть использованы для оптимизации существующих протоколов нейральной дифференцировки ИПСК, в частности для ускорения созревания нейронов.

https://elibrary.ru/item.asp?id=37098133

38. PDF
Бейлерли О.А., Бейлерли А.Т., Гареев И.Ф. ДЛИННЫЕ НЕКОДИРУЮЩИЕ РНК КАК НОВЕЙШИЕ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ БИОМАРКЕРЫ ПРИ РАКЕ // Инновационная медицина Кубани. 2019. № 2 (14). С. 76-83.

Длинные некодирующие РНК (lncRNAs) являются большой группой некодирующих РНК (ncRNAs) длиной более 200 нуклеотидов. LncRNAs, как факторы регуляции, играют важную роль в сложных клеточных процессах, таких как апоптоз, рост, дифференцировка, пролиферация и т.д. В последнее время результаты многих исследований показали также их существенную роль в канцерогенезе. Эндогенные lncRNAs могут секретироваться опухолевыми клетками в биологические жидкости человека в виде микровезикул, экзосом или белковых комплексов, образуя тем самым циркулирующие lncRNAs, которые не деградируют под воздействием РНК и находятся в стабильном состоянии. По сравнению с традиционными биомаркерами, как белки, циркулирующие lncRNAs имеют ряд преимуществ, которые позволят их рассмотреть в качестве новых потенциальных биомаркеров при различных заболеваниях. Была замечена аберрантная экспрессия lncRNAs у больных раком. В этом контексте эндогенные lncRNAs могут регулировать основные характеристики раковых клеток, контролируя экспрессию онкогенов, связанных с их супрессивными и онкогенными функциями. Следовательно, циркулирующие lncRNAs могут быть отличными биомаркерами и при раковых заболеваниях. Знания молекулярных механизмов, с помощью которых lncRNAs способствуют развитию рака, улучшит наше понимание в этиологии,и откроют горизонты для разработки новых биомаркеров. В данной работе рассмо трены текущие знания об изменении профиля экспрессии циркулирующих lncR

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=39221314

39. 042272
Бейлерли О.А., Гареев И.Ф. РОЛЬ ДЛИННЫХ НЕКОДИРУЮЩИХ РНК В БИОЛОГИИ ОПУХОЛЕЙ // Бюллетень сибирской медицины. 2020. Т. 19. № 1. С. 125-133.

Одним из наиболее значительных событий в последние годы в области молекулярно-биологических исследований стало признание биологической значимости некодирующих РНК. Оказалось, что значительная часть некодирующей части генома, которая составляет 98%, перезаписана. Помимо небольших РНК (таких как микроРНК) известно о длинных некодирующих РНК (lncRNAs), которые являются большой группой некодирующих РНК (ncRNAs) длиной более 200 нуклеотидов. Они играют роль в регуляции ряда основных молекулярных процессов (деление клеток, функция хроматина, активность микроРНК и т.д.). Многие из этих длинных некодирующих РНК были экспрессированы в опухолях по сравнению со здоровыми тканями, например H19, HOTAIR, MALAT1. Большое количество исследований выявило их роль на всех стадиях канцерогенеза и в модулировании метастазирования через регуляторные сети. Была замечена аберрантная экспрессия lncRNAs у больных раком. В этом контексте lncRNAs могут регулировать основные характеристики раковых клеток, контролируя программы экспрессии генов, связанные с их супрессивными и онкогенными функциями. Следовательно, они могут быть отличными биомаркерами и терапевтическими мишенями при лечении опухолей.

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42766767

40. PDF
Бекмурзинова Ф.К., Оспанов О.Б., Акильжанова А.Р., Кожамкулов У.А., Рахимова С.Е. ОЦЕНКА ИЗМЕНЕНИЯ ДЛИНЫ ТЕЛОМЕР ХРОМОСОМ КАК КРИТЕРИЙ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ЖИЗНИ В БАРИАТРИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ // Ожирение и метаболизм. 2020. Т. 17. № 2. С. 125-129.

В последние десятилетия неуклонно растет распространенность ожирения в большинстве стран мира. Избыточная масса тела является фактором риска широкого спектра эндокринных, сердечно-сосудистых, желудочно-кишечных, метаболических, неопластических и мышечно-скелетных нарушений и заболеваний. Как известно, ожирение – это со- стояние хронического воспаления и сильного окислительного стресса, что непременно оказывает влияние на длину теломер хромосом. Динамика изменений длины теломер играет решающую роль в регуляции клеточных процессов и клеточных изменений. Повреждение теломер, структур хроматина, помогающих поддерживать стабильность гено- ма, приводит к гибели клеток или к их старению. Однако сведения о том, как изменяется длина теломер после сниже- ния массы тела посредством бариатрических операций, остаются до настоящего времени ограниченными. Существу - ет несколько видов бариатрических операций, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Исходя из этого, возможно, восстановление длины теломер будет отличаться в зависимости от использованной методики. В данном обзоре литературы описываются механизмы укорочения длины теломер лейкоцитов и то, как на это могут повлиять бариатрические операции. Обзор также включает в себя анализ доказательств, связывающих ожирение и ускоренные процессы старения, поскольку они регулируются теломерами.

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44357065

41. О42662
Беловол Е.В., Бойко З.В., Радыш И.В., Шурупова Е.Ю. ВОЗРАСТНЫЕ И ГЕНДЕРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ГЕРОТРАНСЦЕНДЕНТНОСТИ ЛИЧНОСТИ.//Технологии живых систем. 2020. Т. 17. № 4. С. 78-85.

Постановка проблемы. Геротрансцендентность как особый этап в развитии личности, этап жизни человека, который характеризуется сменой парадигм в отношении восприятия старения и себя в контексте старения, привлекает все большее внимание исследователей в связи с изменившейся демографической ситуацией во всем мире. Увеличившаяся продолжительность жизни, глобальное старение населения привело к созданию различных теоретических концепций развития личности на поздних этапах онтогенеза. Теория геротрансцендентности является одной из таких теорий. В ее рамках предполагается, что старение человека является определенным этапом ее (личности) развития; при этом геротрансцендентность формируется в течение всей жизни человека. Цель работы - изучение возрастных и гендерных особенностей формирования геротрансцендентности. Результаты. Результаты исследования позволяют говорить о неоднородной и нелинейной динамике процесса формирования геротрансцендентности. При этом выявлены гендерные особенности геротрансцендентности, которые показывают, что в целом женщины в большей степени готовы к принятию возрастных изменений и себя в их контексте. Практическая значимость. Формирование положительного отношения к здоровому старению можно рассматривать как ресурс сохранения ментального, психологического и соматического здоровья, дающего свои преимущества в развитии личности.

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44567487

42. 044742
Белоусов Д.М., Левина М.М., Старостин Г.А. ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ НЕКОДИРУЮЩИХ РНК В ГЕННОЙ ТЕРАПИИ (ОБЗОР) // Биофармацевтический журнал. 2019. Т. 11. № 5. С. 3-11.

В обзоре освещены возможности применения некодирующих РНК, действующих по механизму РНК-интерференции. Проанализированы особенности строения, способы повышения стабильности малых интерферирующих РНК, а также методы усиления эффективности посттранскрипционного сайленсинга. Описаны некоторые методы химической модификации олигонуклеотидов и системы их доставки в клетку. Рассмотрены новейшие лекарственные препараты на основе некодирующих РНК. Описаны их фармакокинетика и фармакодинамика, ход клинических исследований. Особое внимание уделено биобезопасности данных препаратов.

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=41585119

43. 040205
Блинова Е.А., Никифоров В.С., Янишевская М.А., Аклеев А.А. ПОЛИМОРФИЗМ И ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ ПРОЛИФЕРАЦИИ И ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ ИММУНОКОМПЕТЕНТНЫХ КЛЕТОК У ЛИЦ, ПОДВЕРГШИХСЯ РАДИАЦИОННОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2020. Т. 24. № 4. С. 399-406.

Известно, что ионизирующее излучение влияет на экспрессию генов, выполняющих ключевую роль в механизмах поддержания стабильности клеточного гомеостаза. Как правило, изменение в транскриптоме облученной клетки происходит в первые часы и сутки после радиационного воздействия, что обусловливает ее ранний ответ при повреждении генома. В отдаленном периоде также возможны модуляции в транскрипционной активности генов, приводящие к развитию канцерогенных эффектов облучения. Однако для установления роли экзогенных факторов (ионизирующего излучения) в модификации экспрессии генов клеточного гомеостаза необходимо учитывать и роль эндогенных факторов, способных модифицировать транскрипционную активность генов, что особенно актуально в отдаленном периоде после начала радиационного воздействия. К таким факторам могут относиться полиморфные варианты генов, расположенные в регуляторных областях. Цель настоящего исследования - анализ влияния ионизирующего излучения в отдаленном периоде на содержание мРНК генов STAT3, GATA3, NFkB1, PADI4, регулирующих процессы пролиферации и дифференцировки иммунокомпетентных клеток человека, а также оценка связи аллельных вариаций rs1053023, rs4143094, rs28362491, rs874881 на количество мРНК генов STAT3, GATA3, PADI4, NFkB1...

https://elibrary.ru/item.asp?id=43044581

44. 000513
Богомолова А.М., Шавва В.С., Никитин А.А., Некрасова Е.В., Диже Э.Б., Ларионова Е.Е., Кудрявцев И.В., Орлов С.В. ГИПОКСИЯ КАК ФАКТОР РЕГУЛЯЦИИ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ APOA-1, ABCA1 И КОМПОНЕНТА КОМПЛЕМЕНТА С3 В МАКРОФАГАХ ЧЕЛОВЕКА // Биохимия. 2019. Т. 84. № 5. С. 692-703.

Гипоксия играет важную роль в прогрессии атеросклероза. Локальное снижение концентрации кислорода в бляшке создает специфическое микроокружение, изменяющее траснкриптом клеток-резидентов, в частности макрофагов. Одним из путей регрессии атеросклероза является обратный транспорт холестерина из бляшки в печень. Главные участники этого процесса - АТР-связывающий кассетный транспортер А1 (АВСА1), экспрессирующийся на поверхности всех типов клеток, и аполипопротеин А-1 (АроА-1), синтез которого происходит главным образом в печени и тонком кишечнике. Недавно была показана экспрессия эндогенного АроА-1 в макрофагах человека. В то время как функции АВСА1 и АроА-1 являются атеропротекторными, роль компонента комплемента С3 спорна. Показана положительная корреляция между уровнем C3 в плазме крови и риском развития сердечно-сосудистых заболеваний у человека. С другой стороны, нокаут по гену C3 в модели атеросклероза на мышах приводит к развитию более крупных бляшек и повышению уровня триглицеридов в крови...

https://elibrary.ru/item.asp?id=37464201

45. 04617X
Бондаренко Т.Ю., Святченко В.А., Терновой В.А. АНАЛИЗ УРОВНЯ ЭКСПРЕССИИ ГЕНА ЧЕЛОВЕКА TIM – 1 МЕТОДОМ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ПЦР В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ // Российский иммунологический журнал. 2019. Т. 13(22). № 2. С. 722-724.

https://elibrary.ru/item.asp?id=43103652

46. 04060X
Бушов Ю.В., Светлик М.В., Есипенко Е.А., Карташов С.И., Орлов В.А., Ушаков В.Л. АКТИВНОСТЬ ЗЕРКАЛЬНЫХ НЕЙРОНОВ У ЧЕЛОВЕКА ПРИ НАБЛЮДЕНИИ И ВОСПРИЯТИИ ВРЕМЕНИ // Современные технологии в медицине. 2019. Т. 11. № 1. С. 69-75.

The hypothalamic orexin system is critically involved in addiction, including chronic alcohol abuse. Microinjection of orexin into the lateral hypothalamus increases alcohol intake in rats, while reduced immunoreactivity of orexin neurons is associated with decreased alcohol drinking. Recently, the numbers of orexin neurons were found to be increased in opiate addiction in humans [4] and cocaine addiction in rats [2], but the integrity of orexin neurons has not yet been studied in human alcoholics. We examined the hypothalamus of 9 patients of chronic alcoholism and 10 subjects without a history of alcoholism or any other neurological or psychiatric disorder. We performed immunohistochemistry for orexin A, followed by stereological quantification. The hypothalamic tissue of chronic alcoholics exhibited a slightly increased number (9%) of orexin-containing neurons compared to the control group (123’087 ± 18’536 and 110’431 ± 14’439, p = 0.11). Mean Gundersen’s coefficient of error was 0.06 ± 0.01. The number of orexin neurons was similar in chronic alcoholics and control subjects without a history of alcoholism. Further examination of alcohol-induced hypothalamic damage is needed to understand, whether a neuroplastic increase in orexin neurons counterbalances a concurrent alcohol-toxic damage to these neurons.

https://elibrary.ru/item.asp?id=41849973

47. 041458
Бушов Ю.В., Ушаков В.Л., Светлик М.В., Карташов С.И., Есипенко Е.А., Орлов В.А. ЗАВИСИМОСТЬ АКТИВНОСТИ "КОММУНИКАТИВНЫХ" ЗЕРКАЛЬНЫХ НЕЙРОНОВ У ЧЕЛОВЕКА ОТ ПОЛА И ЛАТЕРАЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ МОЗГА // Вестник психофизиологии. 2020. № 1. С. 65-75.

Целью исследований явилось изучение активности "коммуникативных" зеркальных нейронов у мужчин и женщин при наблюдении и произнесении вслух и про себя неэмоционального слова "Раз" в зависимости от пола и латеральной организации мозга. В ходе предварительного обследования изучали особенности латеральной организации мозга с определением ведущей руки (метод анкетирования) и речевого полушария (дихотический тест). При наблюдении и произнесении слова 'Раз" регистрировали ЭЭГ в лобных, центральных, височных, теменных и затылочных отведениях по системе 10-20%. С целью пространственной локализации зеркальных нейронов в части опытов в тех же условиях исследовали активность мозга с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). В качестве ЭЭГ-маркеров активации зеркальных нейронов использовали депрессию мю-ритма и корковые взаимодействия на частоте этого ритма между центральными и другими зонами коры. При статистической обработке ЭЭГ-данных использовали пакет "MatLab v6.5", корреляционно-спектральный анализ, непараметрический дисперсионный анализ и критерий Вилкоксона для независимых и связанных выборок...

https://elibrary.ru/item.asp?id=43878839

48. ООО477
Векшин Н.Л., Фролова М.С. МНОГОПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА РАСЧЕТА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ЖИЗНИ ЖИВОТНЫХ.//Биофизика. 2019. Т. 64. № 1. С. 162-168.

Предлагается многопарамерическая формула, позволяющая достаточно точно описать среднюю естественную продолжительность жизни позвоночных животных разных видов, включая общеизвестные «выпадающие» случаи (голый землекоп, летучие мыши и др.). Формула учитывает массу тела и мозга, продолжительность пубертатного периода, сна и гибернации, калорийность суточного рациона, потребление кислорода, а также температуру тела. Делается заключение, что старение есть результат повреждений белков и ДНК в ходе жизнедеятельности, но не генетическая программа феноптоза.

https://elibrary.ru/item.asp?id=36801235

49. 00789X
Гусельникова В.В., Суфиева Д.А., Коржевский Д.Э. НУКЛЕОФОСМИН, КОИЛИН И АРГЕНТОФИЛЬНЫЕ (AGNOR) БЕЛКИ НЕЙРОНОВ ЧЕРНОГО ВЕЩЕСТВА ГОЛОВНОГО МОЗГА ЧЕЛОВЕКА // Цитология. 2020. Т. 62. № 3. С. 201-209.

Целью работы было изучение внутриядрышкового распределения нуклеофосмина (В23), коилина (р80), AgNOR-белков и негемового железа в нейронах черного вещества головного мозга человека. Материалом для исследования служили фрагменты среднего мозга человека (n = 10) с верифицированным отсутствием признаков нейродегенерации. Материал был фиксирован в цинк-этанол-формальдегиде – специальном фиксаторе, который обеспечивает высокую сохранность антигенных детерминант и тканевых структур. Результатом представленной работы стало получение новых данных о молекулярной и структурной организации ядрышек нейронов черного вещества головного мозга человека. Было установлено, что в ядрах нейронов черной субстанции присутствует только одно крупное (от 4.2 ± 0.4 до 6.2 ± 0.6 мкм в диаметре) ядрышко. Нуклеофосмин сосредоточен исключительно в ядрышке и распределен в нем неравномерно. Тельца Кахаля, обнаруженные в ядрах большинства нейронов черного вещества головного мозга человека, представляют собой коилинсодержащие структуры, характеризующиеся округлой или овальной формой и размерами около 1 мкм...

https://elibrary.ru/item.asp?id=42445842

50. 044259
Драпкина Ю.С., Тимофеева А.В., Чаговец В.В., Макарова Н.П., Фролова А.М., Калинина Е.А. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ НАСТУПЛЕНИЯ БЛАСТУЛЯЦИИ У ОТСТАЮЩИХ В РАЗВИТИИ ЭМБРИОНОВ ПО ПРОФИЛЮ ЭКСПРЕССИИ МАЛЫХ НЕКОДИРУЮЩИХ РНК // Молекулярная медицина. 2020. Т. 18. № 5. С. 46-52.

Введение. Успешное эмбриональное развитие сразу после оплодотворения зависит от координированной реализации программ по уничтожению материнских матричных РНК (мРНК) и активации транскрипции эмбрионального генома на этапе материнско-зиготического перехода (МЗП), ключевыми регуляторами которого являются малые некодирующие РНК (мнкРНК) - микроРНК и пивиРНК. Данные молекулы могут быть определены в культуральной среде эмбриона и использованы в качестве маркера качества эмбриона, его способности к бластуляции, а также имплантационного потенциала. Цель исследования. Проанализировать способность эмбриона, отстающего в развитии на 1 сутки, к бластуляции в зависимости от уровня экспрессии микроРНК и пивиРНК в среде его культивирования. Методы. Применен метод с обратной транскрипцией (полимеразной цепной реакцией) для количественного анализа микроРНК и пивиРНК в 22 образцах культуральной среды на 4-е сутки после оплодотворения эмбриона, отстающего в развитии и находящегося на стадии 8 клеток...

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44080213

51. 005108
Дьяконова В. Е. НЕЙРОНАЛЬНЫЙ СЧЕТЧИК ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ЖИЗНИ? //Онтогенез. 2020. Т. 51. № 3. С. 235-238.

Делящиеся клетки накапливают большую часть мутаций при репликации ДНК, связанной с митозами. Как известно, обратным счетчиком возраста эукариотического организма, и потенциально накопленных мутаций его клетками является длина теломер. Геном нейронов, то есть неделящихся клеток, подвергается наибольшему мутированию уже после завершения дифференцировки, при их возбуждении и эпигенетических перестройках активности генома. При этом нейроны накапливают на порядок больше мутаций, чем делящиеся клетки. Есть ли в нейронах свой счетчик потенциально накопленных мутаций, независимо определяющий продолжительность жизни?

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42860274

52. 00789X
Енукашвили Н.И., Сказина М.А., Чубарь А.В., Машутин А.Б. ВЛИЯНИЕ ГЕРОПРОТЕКТОРОВ АСТРАГАЛОЗИДА IV, ЦИКЛОАСТРАГЕНОЛА И ПЕПТИДНОГО КОМПЛЕКСА "ТИМОВИАЛЬ–ЭПИВИАЛЬ" НА ДЛИНУ ТЕЛОМЕР И АКТИВНОСТЬ ТЕЛОМЕРАЗЫ В МЕЗЕНХИМНЫХ СТРОМАЛЬНЫХ КЛЕТКАХ И СТАРЕЮЩИХ ФИБРОБЛАСТАХ ЧЕЛОВЕКА // Цитология. 2019. Т. 61. № 11. С. 855-863.

В настоящее время ведется активный поиск геропротекторов, способных воздействовать на длину теломер и (или) активность теломеразы и не обладающих при этом свойством туморогенности. Использование в медицинских целях различных экстрактов растения семейства бобовых рода Astragalus впервые описано в 200 г. н. э., однако научные исследования компонентов этих экстрактов (циклоастрагенола, астрагалозида IV) начаты недавно. Целью работы являлось исследование влияния композиции, состоящей из астрагалозида IV, циклоастрагенола и пептидного комплекса “Тимовиаль–Эпивиаль”, и ее компонентов на длину теломер и активность теломеразы в мезенхимных стромальных клетках пупочного канатика человека и в стареющих фибробластах человека. Активность теломеразы определяли методом амплификации теломерных повторов (TRAP), длину теломер – методом измерения интенсивности сигналов флуоресцентной in situ гибридизации с помощью проточной цитометрии (Flow-FISH). По отдельности ни один из компонентов композиции не вызывал достоверного изменения оцениваемых параметров...

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=41169188

53. PDF
Кружалов А.С. СВЁРТОЧНАЯ НЕЙРОННАЯ СЕТЬ ДЛЯ АНАЛИЗА ДАННЫХ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ // Modern Science. 2019. № 5-2. С. 193-198.

На сегодняшний день искусственные нейронные сети применяются в самых разных областях человеческой деятельности. Они позволяют решать задачи, которые не поддаются формализации и для решения которых не существует известного алгоритма. Нейронная сеть позволяет решать такие задачи за счёт того, что она обучается модели окружающего мира. Для решения различных задач используются различные архитектуры нейронных сетей. Так, например, для решения задач, в которых необходимо учитывать структуру исходных данных, часто применяются свёрточные нейронные сети. Традиционно свёрточные нейронные сети применяются для обработки изображений. В этой сфере они имеют значительное преимущество перед полносвязными нейронными сетями. Во-первых, свёрточные нейронные сети позволяют учесть пространственное расположение участков изображения друг относительно друга. Во-вторых, использование свёрточных слоёв позволяет значительно сократить количество синаптических весов, что снижает сложность модели. Свёрточные нейронные сети применяются не только для работы с изображениями. Они могут быть применены к любым данным, обладающим как ой-то структурой. Например, свёрточные нейронные сети применяются для задач распознавания речи. Кроме этого, свёрточные слои могут быть применены и для обработки данных экспрессии генов, так как гены упорядочены в пределах хромосомы, которой они принадлежат, поэтому можно сказать, что они имеют пространственную структуру.

https://elibrary.ru/item.asp?id=38028590

54. 005644
Кузьмина Н.С. РАДИАЦИОННО-ИНДУЦИРОВАННЫЕ НАРУШЕНИЯ МЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК: ИССЛЕДОВАНИЯ IN VITRO И IN VIVO // Радиационная биология. Радиоэкология. 2020. Т. 60. № 5. С. 481-506.

Рассматриваются феноменологические аспекты и механизмы нарушений метилирования ДНК (изменения тотального уровня метилирования ДНК и повторяющихся элементов генома, локус-специфические нарушения метилирования, потеря импринтинга), индуцированных радиацией в экспериментальных исследованиях in vitro и in vivo, а также в организме человека. Приведены результаты оценки связи радиочувствительности опухолевых клеток с их эпигенетическим статусом. Хотя установлено, что радиорезистентный фенотип таких клеток ассоциирован с гиперметилированием промоторов множества генов, механизм этого феномена очень сложный и требуется таргетное воздействие на метилирование, чтобы увеличить повреждаемость опухолевых клеток, приводящую их к гибели. Выявлена сопряженность индуцированных изменений в метилировании ДНК с проявлениями таких немишенных эффектов радиации, как геномная нестабильность и эффект “свидетеля”. Обсуждается потенциальная значимость изучения изменений метилирования ДНК у облученных лиц с целью выявления индивидов с преждевременных старением и повышенным риском развития возраст-ассоциированной патологии.

https://elibrary.ru/item.asp?id=43928281

55. 001075
Кузьмина Н.С., Лыонг Т.М., Рубанович А.В. ИЗМЕНЕНИЯ МЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК, ИНДУЦИРОВАННЫЕ ДИОКСИНАМИ И ДИОКСИНОПОДОБНЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ, КАК ВОЗМОЖНЫЙ ПРЕДИКТОР РАЗВИТИЯ ЗАБОЛЕВАНИЙ // Генетика. 2020. Т. 56. № 10. С. 1136-1149.

Диоксины и диоксиноподобные соединения – стойкие органические загрязнители (СОЗ), экотоксиканты техногенного происхождения, самым опасным среди которых является 2,3,7,8-тетрахлордибензо-р-диоксин (ТХДД). Особенностью действия рассматриваемых генотоксикантов, отличающей их от других СОЗ, является гормоноподобная активность, которая реализуется через связывание с особым клеточным белком – рецептором ароматических углеводородов AhR (Aryl hydrocarbon receptor). В настоящей работе рассмотрены феноменологические аспекты индукции диоксинами и диоксиноподобными соединениями нарушений метилирования ДНК, выявленных в исследованиях in vitro и in vivo. В работах с использованием экспериментальных моделей твердо установлены мультигенерационные и трансгенерационные эффекты индуцированных диоксинами локус-специфических нарушений метилирования и их сопряженность с репродуктивными дисфункциями и врожденными пороками развития. Обсуждаются важность и актуальность изучения отдаленных эпигенетических последствий диоксинового воздействия у человека и потенциальная значимость таких исследований для превентивной диагностики развития соматических и репродуктивных патологий.

https://elibrary.ru/item.asp?id=43832489

56. 046112
Лобода А.А., Сергушичев А.А. ВЫВОД ГЕННЫХ РЕГУЛЯТОРНЫХ СЕТЕЙ ПО ДАННЫМ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ ПРИ ПОМОЩИ БАЙЕСОВСКИХ СЕТЕЙ // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2020. Т. 20. № 6. С. 835-840.

Предмет исследования. Рассмотрена задача вывода генных регуляторных сетей в форме байесовских сетей из данных экспрессии генов как задача оценки частной вероятности вхождения каждого ребра в истинную байесовскую сеть при известных уровнях экспрессии генов. Для решения задачи предложен метод, использующий подход Монте-Карло на основе марковских цепей. Метод. Предлагаемый метод состоит в сэмплировании пар из байесовской сети и дискретизационной политики, позволяющей применять сеть к данным экспрессии генов согласно апостериорному распределению. Для сэмплирования используется подход Монте-Карло на основе марковских цепей с реализацией с помощью алгоритма Метрополиса-Гастингса. На основе полученной выборки выполняется оценка искомых вероятностей. Результаты. Предложенный метод протестирован на симулированных данных из соревнования DREAM4 Challenges. Сравнение с лидерами показало, что качество разработанного метода на некоторых тестах превосходит лидера из существующих методов - метод regularized gradient boosting machines (RGBM) - и сравнимо на остальных тестах. В то же время метод является довольно гибким и позволяет адаптировать его к другим видам экспериментальных данных. Практическая значимость. Метод может быть использован в вычислительной биологии для изучения механизмов регуляции генов в различных процессах, в том числе в развитии опухолей или работе иммунной системы.

https://elibrary.ru/item.asp?id=44339736

57. 00789X
Михайлов В.Ф., Шуленина Л.В., Раева Н.Ф., Васильева И.М., Салеева Д.В., Незнанова М.В., Засухина Г.Д. ВЛИЯНИЕ МАЛЫХ ДОЗ ИОНИЗИРУЮЩЕЙ РАДИАЦИИ НА ЭКСПРЕССИЮ ГЕНОВ И НЕКОДИРУЮЩИХ РНК В НОРМАЛЬНЫХ И ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ КЛЕТКАХ ЧЕЛОВЕКА // Цитология. 2019. Т. 61. № 6. С. 427-438.

Изучено влияние рентгеновского излучения (0.1 Гр) на экспрессию ряда генов и регуляторных РНК (микроРНК и длинные некодирующие РНК) в нормальных лимфоцитах человека и Т-лимфобластных клетках человека (линия Jurkat). Через 1 ч после действия радиации в малой дозе в лимфоцитах обнаружена активация экспрессии Р53 и снижение уровня зрелых miR-27a и miR-181a, имеющих в качестве мишени мРНК гена Р53, а также ингибирование активности фактора NFкВ, тестируемое по снижению содержания мРНК генов RHOA, cdc42 и IL6. Через 4 ч наблюдали нормализацию показателей. В клетках линии Jurkat в этот период, наоборот, отмечали увеличение содержания мРНК гена NFkB(р65) и мРНК его мишени – гена IL6. Проведенное через 4 ч повторное облучение клеток в дозе 5 Гр показало наличие радиационного адаптивного ответа (АО) по критерию выживаемости в лимфоцитах и его отсутствие в клетках Jurkat. У выживших через 20 ч лимфоцитов по различиям между группами 5 Гр и (0.1 Гр + 5 Гр) выявлены показатели, характерные для АО (мРНК гена Р53, NEAT1, miR-181a, miR-107). Полученные результаты свидетельствуют об активации разных внутриклеточных систем после стрессового воздействия радиации в малой дозе на лимфоциты и клетки Jurkat. Этот подход может быть использован для оптимизации эффективности лучевой терапии, когда применяется предварительное облучение в малой дозе, которая увеличивает радиорезистентность окружающих опухоль нормальных тканей.

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=37713530

58. 043453
Мустафин Р.Н. ВЗАИМОСВЯЗЬ ТРАНСПОЗОНОВ С ТЕЛОМЕРАМИ ПРИ СТАРЕНИИ // Успехи геронтологии. 2019. Т. 32. № 5. С. 693-701.

Характер функционирования теломер, влияющий на старение организма, отражает глобальные процессы в геноме, обусловленные регуляторным влиянием последовательно активируемых в онтогенезе мобильных генетических элементов. Это обусловлено эволюционным происхождением от транспозонов центромер и центромерных белков, теломер и теломеразы, интронов и компонентов сплайсосомы, транскрипционных факторов и сайтов связывания с ними, некодирующих РНК и их мишеней в последовательностях белок-кодирующих генов. Взаимосвязь данных структурно-функциональных элементов генома динамично меняется в индивидуальном развитии и зависит от характера активаций и перемещений транспозонов. Для каждого вида существует отражающийся в эпигенетической настройке онтогенеза специфический набор транспозонов и связанных с ними тандемных повторов, главным образом в составе центромер и теломер, воздействие на которые перспективно для разработки механизмов регуляции продолжительности жизни. Это связано со способностью рибозимов и пептидов взаимодействовать со специфическими последовательностями нуклеотидов ДНК, в особенности в составе тандемных повторов. Важным подходом в изучении взаимосвязей транспозонов с теломерами, центромерами и субтеломерными областями для регуляции старения может быть изучение роли объединяющих их пептидов и микроРНК, комплексное применение которых имеет высокий потенциал геропротекторной эффективности.

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=41486636

59. 044526
Никитина М.П., Ельчанинов А.В., Лохонина А.В., Макаров А.В., Тагирова М.К., Гринберг М.В., Большакова Г.Б., Глинкина В.В., Гольдштейн Д.В., Фатхудинов Т.Х. АНАЛИЗ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ-РЕГУЛЯТОРОВ ВОСПАЛЕНИЯ КЛЕТОК КУПФЕРА И МОНОЦИТОВ // Клеточные технологии в биологии и медицине. 2019. № 4. С. 243-247.

Установлено, что резидентные макрофаги на примере клеток Купфера и моноциты различаются по профилю экспрессируемых генов. Однако это не позволяет отнести однозначно резидентные макрофаги печени к М2-макрофагам, а моноциты - к клеткам с М1-фенотипом. При этом у клеток Купфера обнаружено значительное количество генов с повышенной экспрессией, которые связаны с регуляцией функций печени в норме: Arg1 , Flt , iNos , Kng1 . У моноцитов также обнаружено большое число генов с повышенной по сравнению с клетками Купфера экспрессией: Alox15 , Alox12 , Tlr2 , Tlr4 , Tlr7 , Tlr8 , которые относятся к типичным функциональным генам макрофагов.

https://elibrary.ru/item.asp?id=41498572

60. 000617
Новиков Д.В., Селиванова С.Г., Красногорова Н.В., Горшкова Е.Н., Плескова С.Н., Новиков В.В., Караулов А.В. БЕЛКОВАЯ КОРОНА КВАНТОВЫХ ТОЧЕК ОТМЕНЯЕТ ИЗМЕНЕНИЯ В ЭКСПРЕССИИ ПРОВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ГЕНОВ МОНОНУКЛЕАРАМИ КРОВИ ЧЕЛОВЕКА // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2020. Т. 169. № 1. С. 103-107.

Исследованы изменения транскрипции генов, кодирующих цитокины (TNF, IL-6, IL-10, IL-32), маркеры активации клеток (ICAM1, СD38, Fas и FCGRIII), катализатор продукции АФК (NOX2), регуляторы аутофагии (Beclin 1, LC3B, p62) и апоптоза (BAX, BCL2), при контакте мононуклеарных клеток периферической крови с квантовыми точками CdSe/ZnS-MPA и CdSe/CdSeZnS/ZnS-PTVP. Установлено, что в ответ на присутствие квантовых точек регистрируется повышение уровней мРНК TNF , ICAM1 , Fas , р62 и снижение уровней мРНК FCGRIII и NOX2 . Формирование на поверхности квантовых точек белковой короны из белков сыворотки крови предотвращало данный эффект.

https://elibrary.ru/item.asp?id=41662429

61. 006882
Ратушный А.Ю., Буравкова Л.Б. КЛЕТОЧНОЕ СТАРЕНИЕ И МЕЗЕНХИМАЛЬНЫЕ СТРОМАЛЬНЫЕ КЛЕТКИ // Физиология человека. 2020. Т. 46. № 1. С. 100-110.

Феномен старения включает сложные взаимосвязанные механизмы на различных уровнях организации физиологических процессов, приводящих к снижению способности поддерживать гомеостаз организма из-за нарушений в работе органов. В основе этих патологических преобразований лежат изменения в качественном и количественном клеточном составе тканей и нарушения межклеточной коммуникации. На тканевом уровне прогрессирует хроническое воспаление, которое выступает драйвером многих возрастных заболеваний. Исследователи склонны считать, что клеточное старение (сенесценция) является одним из центральных звеньев в процессе старения организма. В обзоре изложены современные представления о старении на клеточном уровне. Особое внимание уделено мезенхимальным стромальным/стволовым клеткам (МСК), участвующим в поддержании тканевого гомеостаза. Приводится анализ данных об изменении их функциональной активности при старении в тканевых нишах, обеспечивающих иммуномодуляторную активность, гемопоэз,паракринную регуляцию, а также рассматриваются возможные способы модификации МСК при культивировании с целью подавления негативных эффектов сенесценции.

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42339735

62. PDF
Реутов В.П. К ВОПРОСУ О МЕХАНИЗМЕ УЛЬТРАСТРУКТУРНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ В ЦЕНТРАЛЬНОМ ЗВЕНЕ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛА МЕЖДУ НЕЙРОНАМИ - СИНАПСЕ - ПРИ ОБУЧЕНИИ, ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ГИПОКСИИ, А ТАКЖЕ ПРИ ИШЕМИИ/ГИПОКСИИ ВОССТАНАВЛИВАЯ ТРАДИЦИИ ПОСМЕРТНОЙ СЛАВЫ: ПАМЯТИ Н.С. КОСИЦЫНА (16.05.1934 - 19.08.2020) - НЕОРДИНАРНОГО УЧЕНОГО, ЧЕЛОВЕКА, ПЕДАГОГА И ПОПУЛЯРИЗАТОРА НАУКИ // Евразийское Научное Объединение. 2020. № 10-3 (68). С. 183-214.

Ученые относятся к той категории людей, которых редко показывают по телевидению, их не узнают на улице, у них никто не просит автографов. Ореол славы среди людей науки обретают немногие. Далеко не все нобелевские лауреаты имеют возможность увидеть свой прижизненный портрет в книгах и учебниках. Мало кто из них уверен, что его имя будут знать и помнить потомки. Говорят, что ученые широко известны в узком кругу профессионалов. Однако именно из этой среды малоизвестных профессионалов выходят люди, оказывающие наиболее сильное влияние на научно-технический прогресс общества. Заслуженные деятели науки РФ, доктора и кандидаты наук не стали героями нашего времени, скорее их можно назвать «бойцами невидимого фронта», «неизвестными солдатами науки». Они незаметны при жизни. На их похоронах присутствуют лишь самые близкие и родные люди, а могилы зарастают травой, делая их еще менее заметными после смерти. Редкие журналы выделяют (в лучшем случае) им одну-две страницы со скромным текстом в годы крупных юбилейных дат (если ученые доживают до преклонных лет) и самые краткие последние сообщения после смерти от друзей и коллег...

https://elibrary.ru/item.asp?id=44273083

63. PDF
Рябов В.М., Верещагина Н.А., Петров Н.С., Литвинова М.В., Попов Б.В. РЕГУЛЯЦИЯ ЭКСПРЕССИИ ГЕНА PPARGAMMA2 БЕЛКАМИ СЕМЕЙСТВ PCG И PRB В ХОДЕ ЖИРОВОЙ ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ МЕЗЕНХИМНЫХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК // Цитология. 2020. Т. 62. № 12. С. 867-879.

Сигнальные пути, ассоциированные с формирование фенотипа жировых клеток, сходятся на регуляции экспрессии тканеспецифического гена PPAR?2. В настоящей работе изучали взаимодействие белков Ezh2, Bmi1, и Utx, которые регулируют уровень метилирования сайта Н3К27, и p130 (члена семейства pRb) с промотором гена PPAR?2, регулятора жировой дифференцировки (ЖД), в ходе ЖД мышиных мезенхимных стволовых клеток (МСК) с помощью метода иммунопреципитации хроматина. В недифференцированных клетках промоторы PPAR?2 и контрольного гена RUNX2, регулятора костной дифференцировки, накапливали высокий уровень Bmi1, Ezh2, и низкий уровень Utx. Белок р130 выявлялся в недифференцированных клетках на высоком уровне на промоторе PPAR?2, но не RUNX2. Такие взаимодействия белков с ДНК изменялись при ЖД противоположным образом на промоторе PPAR?2, но не изменялись на промоторе RUNX2. В клетках с инактивированным BMI1 на промоторе PPAR?2 в условиях ЖД отмечали незначительное снижение уровня Н3К27me3, и повышение уровня деметилазы Utx. Наши результаты предполагают, что экспрессия PPAR?2 в терминальной фазе ЖД в мышиных МСК активируется Utx, но супрессируется Bmi1, Ezh2, и p130. Эти данные поддерживают гипотезу о том, что в ходе дифференцировки происходит потеря супрессивной метки Н3К27me3 в бивалентных доменах регуляторных генов, включая PPAR?2, что способствует формированию тканеспецифического фенотипа.

https://elibrary.ru/item.asp?id=44220300

64. 040120
Савченко Р.Р., Васильев С.А., Фишман В.С., Сухих Е.С., Грибова О.В., Старцева Ж.А., Мурашкина А.А., Дорофеева А.В., Шункова Д.М., Лебедев И.Н. ВЛИЯНИЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ ADAMTS1, RBFOX2, THBS1 И WHSC1 НА ФОРМИРОВАНИЕ РАДИАЦИОННО-ИНДУЦИРОВАННОГО КЛЕТОЧНОГО ОТВЕТА // Медицинская генетика. 2020. Т. 19. № 9 (218). С. 85-87.

Проведен анализ выживаемости клеток, оценка уровня фокусов белков репарации ДНК и частоты радиационно-индуцированных микроядер в условиях дифференциальной экспрессии генов ADAMTS1, RBFOX2, THBS1 и WHSC1 в модельных системах in vitro и в лимфоцитах периферической крови человека. Полученные результаты указывают на потенциальную возможность использования уровня экспрессии данных генов для выявления индивидов с повышенной радиочувствительностью.

https://elibrary.ru/item.asp?id=44255553

65. 00789Х
Семенова Е.В., Варфоломеева Е.Ю., Филатов М.В. ЭПИГЕНЕТИЧЕСКАЯ РЕГУЛЯЦИЯ – ВАЖНЕЙШИЙ ЭЛЕМЕНТ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ СТОХАСТИЧЕСКОЙ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ // Цитология. 2020. Т. 62. № 2. С. 79-97.

Экспрессия генов – стохастический (случайный) процесс, приводящий к значительным межклеточным вариациям в уровнях мРНК и белков в популяции генетически идентичных клеток. Экспрессионная гетерогенность проявляется у разнообразных организмов от микробов до млекопитающих; ее характеристики зависят от генетических, эпигенетических и биофизических параметров. Случайные колебания, возникающие при реализации генетического материала (экспрессионный шум) играют важную роль во многих биологических процессах, таких как переключение фенотипов и координация экспрессии генов при клеточной дифференцировке и клеточном цикле. Стохастическая экспрессия генов может иметь важные последствия как для каждой конкретной клетки, так и для клеточной популяции в целом, будучи полезным фактором в некоторых контекстах и вредным в других. Следовательно, в процессе эволюции должны были сформироваться механизмы контроля экспрессионного шума. В последние годы все больше экспериментальных и теоретических работ указывают на эпигенетическую регуляцию как на важнейший элемент системы контроля стохастической экспрессионной гетерогенности...

https://elibrary.ru/item.asp?id=42366255

66. О33254
Сергеев А.И., Бобкова Н.В. ПОДАВЛЕНИЕ ГИПЕРВОЗБУЖДЕНИЯ НЕЙРОНОВ ГИППОКАМПА IN VITRO СТРЕСС-БЕЛКАМИ HSP70 И YB-1.//Нейрокомпьютеры: разработка, применение. 2020. Т. 22. № 4. С. 50-54.

Постановка проблемы. Основным видом передачи информации в мозге является активность нейронов, состоящая из спайков потенциалов действия, часто объединенных в пачки. Однако гиперактивность нейронов является характерной чертой ряда патологий, включая судорожную активность, эпилепсию, аммонийную интоксикацию и даже болезнь Альцгеймера. Поиск соединений, способных нормализовать активность нейронов, является актуальной проблемой современной медицины. Цель. Исследовать эффективность использования стресс-белков Hsp70 (белок теплового шока) и YB-1 (белок холодового шока) для регуляции гипервозбуждения нейронов в первичной культуре гиппокампа, вызванного ионами аммония (NH4Cl). Результаты. Установлено, что под влиянием Hsp70 (100 мкг/мл) наблюдалось одновременное подавление нейрональной гиперактивности, о которой судили по снижению амплитуды и частоты колебаний внутриклеточного кальция [Са2+]i, что, по-видимому, обусловлено непосредственным воздействием Hsp70 на электровозбудимость каждого из нейронов...

https://elibrary.ru/item.asp?id=44232727

67. PDF
Сидоренко Ю.С., Кит О.И., Попов И.А., Шихлярова А.И., Росторгуев Э.Е., Тимошкина Н.Н., Гусарева М.А., Арапова Ю.Ю., Потемкин Д.С., Пушкин А.А., Стасов В.В. ВЛИЯНИЕ ИМПУЛЬСНЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА ЭКСПРЕССИЮ ГЕНОВ ОНКОСУПРЕССОРОВ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ НА КУЛЬТУРЕ КЛЕТОК ГЛИОБЛАСТОМЫ ЧЕЛОВЕКА T98G // Сибирский онкологический журнал. 2019. Т. 18. № 6. С. 57-66.

Цель исследования - изучить влияние импульсного магнитного поля (ИМП) на экспрессию ключевых генов онкосупрессоров APC, MLH, MGMT клеточной линии глиобластомы человека T98G. Материал и методы. На культуре клеток T98G проведено воздействие ИМП с параметрами индукции 15 и 300 mT как самостоятельно, так и в сочетании с воздействием ионизирующего излучения (РОД 10 Гр). Ионизирующее излучение проводилось на аппарате TheratronEquinox фирмы BestTheratronics, где в качестве источника излучения использовался 60Со. Источником импульсного магнитного поля служил аппарат «Нейро-МС/Д терапевтический расширенный» компании «Нейрософт». Определение живых/мертвых клеток проводили в счетчике клеток NanoEnTekJuliFl (Корея) с использованием 0,4 % раствора трипанового синего для окраски мертвых клеток. Экстракцию тотальной РНК проводили по протоколу изготовителя Trizol с изменениями: водную фазу сепарировали с реагентом Trizol дважды. Количественное измерение выделенной РНК проводили на флюориметре Qubit 2.0 с использованием набора реактивов с РНК-интеркалирующим красителем Quant-iT RNA AssayKit (LifeTechnologies, США)...

https://elibrary.ru/item.asp?id=41658579

68. PDF
Спивак И.М., Жекалов А.Н., Миронов И.В., Глушаков Р.И. ДЛИНА ТЕЛОМЕР КАК ВОЗМОЖНЫЙ ПРЕДИКТОР ТЯЖЕСТИ ПРОТЕКАНИЯ ПНЕВМОНИИ, ВЫЗВАННОЙ COVID-19 // Известия Российской Военно-медицинской академии. 2020. Т. 39. № S3-1. С. 205-209.

Длина теломер в настоящее время считается одним из наиболее достоверных показателей общего здоровья человека и его предрасположенности к долгожительству или, напротив, развитию возраст-ассоциированных заболеваний. Изменение длины теломер коррелирует с появлением маркеров старения и общим изменением клеточного фенотипа. Было доказано, что у людей с более короткими теломерами риск смерти от самых разных причин - сердечно-сосудистых заболеваний, диабета, онкологических заболеваний, инфекционных - в одном и том же возрасте достоверно выше, чем у людей с более длинными теломерами. Эти данные дают возможность оценить вероятность активного долголетия, но не позволяют предсказать продолжительность жизни даже приблизительно. Одновременно было выявлено, что другим количественным показателем процессов старения и риска смерти является один из эпигенетических маркеров - степень метилирования ДНК по определенным CpG-сайтам. К настоящему времени были созданы так называемые «эпигенетические часы», позволяющие предсказать возраст смерти вне зависимости от ее причины с точностью до 3.6 года...

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44356922

69. 044526
Хавинсон В.Х., Пендина А.А., Ефимова О.А., Тихонов А.В., Кольцова А.С., Крапивин М.И., Петровская-Каминская А.В., Петрова Л.И., Линькова Н.С., Баранов В.С. ВЛИЯНИЕ ПЕПТИДА AEDG НА ДЛИНУ ТЕЛОМЕР И МИТОТИЧЕСКИЙ ИНДЕКС ФГА-СТИМУЛИРОВАННЫХ ЛИМФОЦИТОВ КРОВИ ЧЕЛОВЕКА // Клеточные технологии в биологии и медицине. 2019. № 3. С. 175-178.

Изучено влияние пептида AEDG на длину теломер и митотический индекс ФГА-стимулированных лимфоцитов крови индивидов мужского пола младшей (18-22 года, 5 человек) и средней (49-54 года, 6 человек) возрастной группы. В младшей возрастной группе достоверного изменения митотического индекса выявлено не было, а в средней - зарегистрировано уменьшение значения данного параметра в одном случае. Относительная длина теломерных районов метафазных хромосом оценивалась методом флюоресцентной гибридизации in situ с ДНК-зондами к теломерным последовательностям. После воздействия пептида AEDG установлены достоверные изменения относительной длины теломер у 7 из 11 индивидов (3 случая в младшей возрастной группе и 4 случая в средней). Достоверное увеличение длины теломер после воздействия пептида AEDG было зарегистрировано в 5 случаях, в том числе у двух индивидов младшей возрастной группы (на 41 и 55%) и у трёх индивидов средней возрастной группы (на 156, 18 и 76%). У одного представителя младшей возрастной группы и одного - средней возрастной группы отмечено достоверное уменьшение длины теломер (на 37 и 15% соответственно). При этом наблюдалась тенденция к нормализации длин теломер: их увеличению у индивидов, у которых была выявлена исходно меньшая длина теломер по отношению к средней внутри группы, и к их уменьшению, если индивидуальное значение превышало среднее внутри группы.

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=39450599

70. 000231
Хатамов А.И., Адилбекова Д.Б., Худайбергенов Б.Э. ИЗМЕНЕНИЯ ВЫСОТЫ И ШИРИНЫ НЕЙРОНОВ КОРЫ ПИРАМИДНОГО СЛОЯ ПОЛЯ СА2 ГИППОКАМПА МОЗГА ЧЕЛОВЕКА В ОНТОГЕНЕЗЕ // Морфология. 2020. Т. 157. № 2-3. С. 227.

https://elibrary.ru/item.asp?id=43134300

71. О46201
Холявка М.Г., Рахманова Т.И. БИОМАРКЕРЫ СТАРЕНИЯ И НОВЫЕ МИШЕНИ ДЛЯ АНТИВОЗРАСТНОЙ ТЕРАПИИ.//Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2020. № 3. С. 127-141.

Старение неизбежно для человечества и является серьезной проблемой, так как влияет на долгосрочное развитие экономики. С увеличением продолжительности жизни во всем мире возрастает риск заболеваний, связанных со старением. Характеристика биомаркеров, коррелирующих с данным процессом, может открыть путь к разработке новой антивозрастной стратегии. Понимание триггеров процессов старения и связи между старением и болезнями важно для поиска и проверки биомаркеров старения и создания системы, которая будет стимулировать базовую геронтологию и клинические исследования. В этом обзоре собраны биомаркеры старения на молекулярном, клеточном и организменном уровнях. Особое внимание уделено взаимосвязи между различными факторами старения. Дано широкое определение биомаркеров старения, включая длину теломер, уровни экспрессии белков и их функции, активацию или ингибирование ключевых сигнальных путей, микробиоту кишечника и метаболические паттерны. Отчетливо видно, что современные направления исследований, касающиеся теломер, затрагивают различные актуальные вопросы, в частности о том, как повысить точность методов измерения длины теломер, активности теломеразы и теломерной повторяющейся РНК, а также о том, могут ли длина теломер и активность теломеразы быть прямыми маркерами старения.

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44142076

72. 046201
Шуленина Л.В., Михайлов В.Ф., Васильева И.М., Салеева Д.В., Незнанова М.В., Засухина Г.Д. ПРОФИЛИ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ И НЕКОДИРУЮЩИХ РНК В БИОПТАТАХ ТКАНЕЙ И КЛЕТКАХ КРОВИ ПАЦИЕНТОВ С РАЗНОЙ ПАТОЛОГИЕЙ ПОСЛЕ РАДИАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2019. № 1. С. 103-111.

Актуальной задачей современных медико-биологических исследований является поиск показателей экспрессии генов, ассоциированных с различными патологиями, в том числе радиационного генеза. В представленной работе систематизированы результаты наших собственных молекулярно-генетических исследований по изучению связи различных РНК-соединений (мРНК белок-кодирующих генов, микроРНК и длинных некодирующих РНК) с отдаленными эффектами действия радиации после перенесенной острой лучевой болезни и местных лучевых поражений, с формированием у пациентов с раком предстательной железы радиационно-индуцированных циститов, а также с развитием рака гортани. Оценку уровней экспрессии длинных РНК, микроРНК и мРНК генов проводили методом ПЦР в реальном времени. Показано, что через несколько десятков лет после острой лучевой болезни в крови у пациентов наблюдается снижение содержания miR-34a и miR-21. Обнаруженная у этих пациентов потеря корреляционных связей между Р53 и его мишенями - мРНК гена MDM2 и такими микроРНК, как miR-34а, miR-145 и другими, свидетельствует, что в отдаленный период после облучения в клетках крови наблюдается дисбаланс функционирования Р53-зависимой системы поддержания стабильности генома...

https://elibrary.ru/item.asp?id=37285692

73. 005644
Шуленина Л.В., Михайлов В.Ф., Засухина Г.Д. ДЛИННЫЕ НЕКОДИРУЮЩИЕ РНК В РАДИООТВЕТЕ // Радиационная биология. Радиоэкология. 2020. Т. 60. № 3. С. 239-248.

Обзор посвящен различным аспектам исследований функций длинных РНК (днРНК) при радиационном воздействии. Описаны некоторые гипотезы происхождения днРНК, их функции в зависимости от cys- или trans-статуса, взаимосвязь с другими РНК и структурами клеток. Рассмотрена экспрессия ряда днРНК при радиоответе: MALAT1, HOTAIR и др., и их возможная роль при некоторых патологиях человека, что может быть использовано как для прогноза заболевания, так и в качестве мишени для терапии. Собственные данные позволили сравнить и выявить различия в уровнях экспрессии днРНК (GAS5, RoR, MALAT1, NEAT1, HOTAIR) при действии радиации в малых (0.1 Гр) и высоких (5 Гр) дозах при формировании адаптивного ответа в лимфоцитах человека и лимфоидных клетках (линия Jurkat).

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42809979

На главную К списку выставокАрхив выставок