Несмотря на большой интерес ученых к вопросу о том, что является старением клеток, и длительную историю его изучения, в этой области до сих пор существует много противоречий. Они возникают из-за того, что было разработано несколько разных подходов к моделированию старения in vitro. В результате возникли даже разные термины – «одряхление» клеток (cell senescence) и старение клеток (cell aging). У моделей для изучения старения на клеточном уровне есть не только различия, но и общие черты. Более того, в настоящее время становится очевидным, что одни модели дополняют другие. Об этом свидетельствует, в частности, тот факт, что биомаркеры, применяемые в рамках одной модели, оказываются пригодными для использования и в другой (ассоциированная со старением β-галактозидаза, липофусцин и др.). Развитие подходов к изучению клеточного старения происходило неравномерно, и в настоящее время исследования, посвященные этой теме, переживают очередной подъем в связи с перспективностью применения сенолитиков (препаратов, избирательно устраняющих «сенесцентные» клетки) для увеличения продолжительности жизни многоклеточных организмов. В настоящем обзоре рассмотрены плюсы и минусы разных моделей для изучения старения на культивируемых клетках различной природы.

В настоящей работе с помощью морфологического и молекулярно-генетического анализов впервые были изучены Chlorella-подобные штаммы зеленых микроводорослей из различных отечественных коммерческих биопрепаратов. Установлено, что во всех анализируемых образцах присутствуют представители Chlorella-клады или сестринской Parachlorella-клады. Кроме того, были обнаружены микроводоросли из родов Edaphochlorella, Chloroidium, Edaphochloris и Muriella, принадлежащих классу Trebouxiophyceae, а также Coelastrella и Chromochloris, относящиеся к классу Chlorophyceae. По данным прямой световой микроскопии во всех препаратах наблюдали нитчатые цианобактерии, а в биопрепарате «Гера» было отмечено наличие диатомовых водорослей. Поскольку правильная идентификация зеленых микроводорослей на основе фенотипических признаков весьма затруднительна вследствие их скудности, неинформативности и изменчивости, контроль за составом микроводорослей в биопрепаратах следует осуществлять, используя современные молекулярно-генетические методы.

В настоящее время проблему снижения эффективности действия противотуберкулезных препаратов связывают не только с развитием лекарственной устойчивости у возбудителя, но и с функциональной активностью белка множественной лекарственной устойчивости клеток макроорганизма P-гликопротеина (P-glycoprotein, P-gp). Один из основных противотуберкулезных препаратов – рифампицин (РИФ) – является субстратом для P-gp, что снижает его эффективность. В статье представлены данные об активности P-gp в провоспалительных макрофагах человека и проведена оценка влияния на его активность новой формы РИФ, инкапсулированного в наночастицы полимера молочной кислоты, разрешенного для медицинского применения. Показано, что макрофаги ТНР-1, в отличие от исходных клеток, характеризуются возрастанием функциональной активности P-gp в процессе дифференцировки, а также сохранением жизнеспособности в присутствии РИФ, что связано с активацией P-gp. Новая форма РИФ является нетоксичной для моноцитов и макрофагов ТНР-1 в сравнении с традиционной формой. При использовании инкапсулированной формы РИФ происходят активация процесса эндоцитоза/фагоцитоза в макрофагах и снижение функциональной активности P-gp. Полученные данные демонстрируют, что создание инкапсулированных противотуберкулезных препаратов – активаторов фагоцитоза, направленно снижающих активность P-gp и таким образом влияющих на функциональные особенности макрофагов человека, представляется перспективным и актуальным направлением для повышения эффективности действия противотуберкулезных препаратов.

Быстрый натриевый ток (I_Na) обеспечивает деполяризацию рабочего миокарда, определяя возбудимость его клеток и скорость распространения возбуждения. Нарушения активации и инактивации каналов натриевого тока могут приводить к развитию различных аритмий. У большинства позвоночных, за исключением млекопитающих, I_Na исследован достаточно слабо – в том числе и у птиц, представляющих большой интерес для сравнительной физиологии. Данная работа впервые рассматривает характеристики быстрого натриевого тока в миокарде взрослых птиц. С использованием метода пэтч-кламп мы зарегистрировали I_Na в изолированных предсердных и желудочковых кардиомиоцитах японского перепела. Ток имел бóльшую амплитуду (в сравнении с другими позвоночными) и быстро восстанавливался после инактивации; быстрая временная константа инактивации I_Na в предсердных миоцитах оказалась меньше, чем в желудочковых. Параметры стационарной активации и инактивации позволяют предположить меньшую выраженность оконного натриевого тока в миокарде птиц по сравнению с таковым в миокарде млекопитающих. В желудочковых кардиомиоцитах перепела блокатор позднего натриевого тока ранолазин вызывал слабое снижение пиковой амплитуды I_Na и не менял кинетику инактивации, однако сдвигал кривую стационарной активации в сторону более отрицательных потенциалов, укорачивал потенциалы действия и снижал максимальную скорость нарастания их переднего фронта. Таким образом, можно предполагать, что данные характеристики I_Na в миокарде перепела отражают адаптацию к высокой частоте сокращений сердца птиц и могут указывать на возможные различия в структуре и функционировании натриевых каналов в сердцах птиц и млекопитающих.

Флуоресцентные методы были применены в исследовании фитопланктона стратифицированного озера Кисло-Сладкое на беломорском побережье в 2018 г. В хемоклине водоема (на границе аэробной и анаэробной зон) на глубине 3,3 м наблюдался красный слой воды с концентрацией хлорофилла а 1,7 мкг/л. В этом слое воды доминировали криптофитовые водоросли (Rhodomonas sp.), у которых зафиксирована высокая активность фотосинтетического аппарата по параметрам флуоресценции (PI_ABS), выраженная через высокие значения квантового выхода первичной фотохимической реакции в фотосистеме 2 (F_V / F_M), доли активных реакционных центров (РЦ) (RC/ABS) и квантового выхода электронного транспорта в фотосистеме 2(φ_Eo). Высокая фотосинтетическая активность криптофитовых водорослей в зоне хемоклина может свидетельствовать об их устойчивости к присутствию сероводорода. В поверхностном слое воды у фитопланктона отмечалась более низкая фотосинтетическая активность. Опыты с фотоингибированием показали, что сообщество фитопланктона из хемоклина, несмотря на повышенную светочувствительность, характеризуется высокой репарационной способностью фотосинтетического аппарата после фотоокислительного стресса. Предлагается использование флуоресцентных методов для изучения состояния фитопланктона в прибрежных меромиктических водоемах.

Lacticaseibacillus rhamnosus КМ МГУ 529 выращивали в периодической культуре при интенсивной аэрации в присутствии 38 мкМ гемина и 18 мкМ витамина К₂ как источника менахинона для активации дыхательного метаболизма. Контролем служила аэробная культура, выращенная без добавления гемина и менахинона. Внесение в ростовую среду гемина или менахинона по отдельности не оказывало существенного влияния на рост культуры. В дыхательных условиях (гемин + К₂) выход биомассы суточной культуры составлял 2,86 ± 0,05 г сухих клеток/л, а молярный экономический коэффициент Y_P/S после 18 ч культивирования – 25,6 ± 1,5 г сухих клеток/моль использованной глюкозы. Оба значения превышали аналогичные показатели для аэробных условий на 27%. Спектральный анализ выявил присутствие цитохромов b- и d-типа в мембранах L. rhamnosus КМ МГУ 529. Активность электрон-транспортной цепи бактерии исследовали полярографическим методом. Препараты мембран из клеток, выращенных аэробно на среде с гемином, активно потребляли кислород в присутствии 1 мМ НАДН. Внесение 0,2 мМ менахинона в реакционную смесь сопровождалось увеличением скорости окисления мембранами НАДН в 4,6 раза. С помощью MALDI-TOF MS/MS идентифицированы ферменты, предположительно участвующие в окислении мембранами НАДН: пиридиннуклеотид-дисульфид-оксидоредуктаза (Nox-2), НАДН-дегидрогеназа 2 (Ndh-2) и субъединица I убихинолоксидазы bd (CydA). Таким образом, при окислении НАДН 80% транспорта электронов от НАДН к кислороду шло через Ndh-2, менахинон, хинолоксидазу bd-типа и только 20% – через Nox-2. В работе приведены экспериментальные свидетельства в пользу функционирования электрон-транспортной цепи у L. rhamnosus КМ МГУ 529 при аэробном культивировании в присутствии гемина и менахинона. Впервые измерены скорости окисления НАДН препаратами мембран молочнокислой бактерии. При этом впервые продемонстрировано in vitro свойство экзогенного менахинона переносить электроны от Ndh-2 к хинолоксидазе bd-типа у молочнокислой бактерии.

Фибриллярные белки играют значительную роль в функционировании живых организмов, а в последнее время к ним обращено большое внимание как к мишеням при терапии и диагностике различных заболеваний, субстратам для производства биополимеров, а также промышленно значимым белкам, играющим важную роль при производстве текстильных изделий и продуктов питания. Для реализации развития этих направлений необходимы методы гидролиза и обработки фибриллярных белков, наиболее перспективные из которых – применение протеолитических ферментов. Было изучено 11 ферментных препаратов, полученных при культивировании микромицетов рода Aspergillus с последующими высаливанием и диализом внеклеточных белков и содержащих от 1 до 10 белков, на способность гидролизовать фибриллярные белки: коллаген, кератин, фибрин и эластин. Протеолитические ферменты культур A. alliaceus 7dN1, A. clavatus A16 и A. ustus 1 показали активность, сопоставимую с активностью коммерческого препарата «Террилитин», используемого при раневой терапии, или выше. Ферментный препарат A. fumigatus D1 также проявил высокую фибринолитическую активность.

Повышенный уровень интерлейкина-6 (IL-6) в крови является биомаркером цитокинового шторма, вызванного различными заболеваниями, и способствует плохим исходам этих заболеваний, в том числе COVID-19. Одной из основных мишеней патологического действия IL-6 являются эндотелиальные клетки сосудов, которые IL-6 активирует за счет транс-сигнального пути – формирования рецепторного комплекса IL-6/sIL-6Ra/gp130 и последующей индукции сигнального пути JAK/STAT3, а также в ряде случаев PI3K/AKT и MEK/ERK. Ранее было показано, в том числе нами, что активные формы кислорода (АФК), в том числе митохондриального происхождения (мито-АФК), способствуют индукции экспрессии IL-6 в эндотелии главным образом за счет усиления активации транскрипционного фактора NF-kB. Более того, мы показали, что митохондриально-направленный антиоксидант SkQ1 (10-(6’-пластохинонил)децилтрифенилфосфоний) предотвращает гибель мышей, у которых цитокиновый шторм был вызван внутривенным введением фактора некроза опухолей (TNF) в летальной дозе, а также экспрессию NF-kB-зависимых генов, в том числе цитокина IL-6 и хемокина MCP-1 в аортах этих животных. В текущей работе мы проверили гипотезу об участии мито-АФК в передаче сигнала и экспрессии провоспалительных генов в эндотелиальных клетках, активированных IL-6. SkQ1 подавлял индуцированную IL-6 в комбинации с sIL-6-Ra экспрессию и секрецию хемокина МСР-1, но не экспрессию молекул адгезии ICAM1 в эндотелиальных клетках человека линии EA.hy926. Используя специфические ингибиторы, мы показали, что в этих клетках вызванная IL-6 экспрессия МСР-1 и ICAM-1 зависит от сигнального белка и активатора транскрипции STAT3 и в некоторых случаях – от киназ JNK, PI3K и MEK1/2, а также не зависит от киназы p38. В данной модели IL-6 вызывал быструю активацию STAT3 и значительно менее выраженную активацию ERK1/2, но не влиял на активацию Akt и JNK. SkQ1 частично подавлял активацию STAT3 и ERK1/2. Таким образом, мы показали, что SkQ1 подавляет не только NF-kB-зависимую экспрессию IL-6 и других провоспалительных генов, но и вызванную IL-6 активацию JAK/STAT3 и STAT3-зависимую экспрессию MCP-1. Это, вероятно, вносит вклад в общий противовоспалительный эффект SkQ1.