Каждый год в морские воды в результате аварий при добыче или транспортировке попадает более 1 млн тонн нефти – не считая нефтепродуктов, попадающих в океан со сточными водами. Канцерогенное действие таких компонентов нефти как бензапирен было известно с середины прошлого века. Однако после крупного разлива нефти с танкера «Exxon Valdez» в 1989 г. стало очевидно, что нефть и ее составляющие оказывают сильное токсическое влияние на организм рыб, причем в значительной степени эти эффекты обусловлены действием полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) – в частности, фенантрена. В наибольшей степени от разливов нефти страдает молодь рыб, у которой при контакте с нефтепродуктами наблюдаются аномалии развития – но влияние компонентов нефти не ограничивается тератогенными эффектами и распространяется на все возрастные когорты, вызывая у взрослых особей нарушения в функционировании нервной и сердечно-сосудистой систем и других органов, а также изменяет гормональную и осмотическую регуляцию. Как итог, наиболее крупные разливы нефти ставят под угрозу популяции важных промысловых видов рыб. Данный обзор рассматривает влияние ПАУ на физиологию основных систем органов рыб, включая как нарушения их функции, так и мальформации у молодых особей под действием нефтепродуктов. Особое внимание уделяется кардиотоксическим эффектам ди- и трициклических ПАУ, открытым недавно и потенциально являющимся не только причиной смерти животных при попадании ПАУ в водоемы, но и лежащим в основе нарушений развития.

Рассматривается применение классической селекции диатомовых водорослей на примере рода Haslea. Способность некоторых представителей этого рода синтезировать мареннин и мареннин-подобные пигменты интересует исследователей и держателей устричных ферм в связи с тем, что эти уникальные пигменты окрашивают ткани моллюсков в зеленоватый цвет и улучшают их органолептические свойства. Показано, что мареннин обладает антибактериальной, противовирусной, антиоксидантной и другими биологическими активностями. Предполагается, что эффективность биосинтеза мареннина может быть повышена благодаря получению высокопродуктивных штаммов путем селекции, которая ранее у диатомовых не осуществлялась. Дана оценка возможности и проанализированы перспективы применения методов классической селекции в отношении представителей рода Haslea. Показано, что к настоящему времени достигнут значительный успех в изучении жизненного цикла, систем скрещивания и других особенностей репродуктивной биологии представителей рода Haslea, что позволяет осуществить их классическую селекцию путем отбора, гибридизации и получения потомков следующего поколения.

Нейротрансмиттеры (нейромедиаторы), помимо своих функций в нервной системе животных, функционируют как регуляторные и сигнальные агенты у представителей различных царств живого. Многие нейротрансмиттеры в низких концентрациях оказывают значительное воздействие на микроводоросли, во многих случаях выступая как стимуляторы роста их культур. Усиливая накопление биомассы микроводорослей и синтез ими липидов, углеводов и других ценных продуктов, нейромедиаторы представляют потенциальный интерес с биотехнологической точки зрения – в рамках проектов по получению «водорослевых» лекарств, пищевых добавок, а также биодизеля и других видов биотоплива. Будучи способными к синтезу нейротрансмиттеров и/или стимулируя их синтез микробиотой желудочно-кишечного тракта, некоторые виды микроводорослей могут способствовать физическому и психическому здоровью людей. Микроводоросли способны к нейропротекторному действию, и в то же время многие из них выделяют токсины, влияющие на деятельность нервной системы.

В данной работе впервые был исследован противовоспалительный потенциал секреторно-экскреторных продуктов (СЭП) плероцеркоидов лентеца чаечного Dibothriocephalus dendriticus и лигулы Ligula interrupta в модели индуцированной липополисахаридом активации макрофагов in vitro. В качестве модели макрофагов была использована клеточная линия моноцитов, полученная от пациента с острым моноцитарным лейкозом, THP-1. Противовоспалительные свойства СЭП определяли по содержанию в инкубационной среде цитокинов – фактора некроза опухоли и интерлейкина-6 – с помощью коммерческих наборов для иммуноферментного анализа. Результаты проведенного нами исследования свидетельствуют о том, что СЭП плероцеркоидов L. interrupta обладают выраженным противовоспалительным эффектом, в то время как СЭП плероцеркоидов D. dendriticus таким эффектом не обладают. Далее мы исследовали противовоспалительные свойства СЭП L. interrupta в модели каррагинан-индуцированного воспаления в «воздушном мешке» у мышей. Было обнаружено значимое уменьшение объема воспалительного экссудата под действием СЭП L. interrupta, а также увеличение уровня цитокина интерлейкина-6. В то же время СЭП L. interrupta не оказывали влияния на число клеток в 1 мл экссудата, а также на уровень противовоспалительного цитокина – фактора некроза опухоли. Низкомолекулярная фракция СЭП L. interrupta также увеличивала уровень противовоспалительного цитокина интерлейкина-10, что свидетельствует о более выраженном противовоспалительном эффекте по сравнению с высокомолекулярной фракцией. Полученные результаты, в целом, свидетельствуют о противовоспалительных свойствах СЭП плероцеркоидов L. interrupta. Однако механизм противовоспалительного действия не выяснен и требует дальнейшего исследования.

Регистрация кривых световой индукции флуоресценции хлорофилла высокого разрешения (т.н. OJIP-кривых) широко используется для оценки первичных реакций фотосинтеза фототрофных организмов. Современные флуоресцентные методы в совокупности с методами микроскопии предоставляют перспективную возможность регистрации OJIP-кривых на индивидуальных водорослевых клетках, что позволяет исследовать механизмы адаптации микроводорослей к стрессовым воздействиям, сопровождающиеся реорганизацией структуры популяции. В данной работе мы впервые охарактеризовали OJIP-кривые, полученные на индивидуальных водорослевых клетках с помощью оригинального микрофлуориметра, и сравнили их с кривыми, снятыми традиционно в суспензиях микроводорослей. По результатам исследования предложены метод анализа OJIP-кривых индивидуальных клеток микроводорослей, а также пути дальнейшего улучшения микрофлуориметрического метода.

С поверхностей оборудования российского сегмента Международной космической станции получены чистые культуры 19 штаммов спорообразующих бактерий. Изучение морфологических, культуральных и физиолого-биохимических свойств этих бактерий позволило отнести все штаммы к роду Bacillus. В результате использования методов MALDI-TOF и полногеномного секвенирования установлено, что из 19 штаммов бацилл шесть принадлежат к виду B. paralicheniformis, четыре – к B. pumilus, четыре – к B. subtilis, два – к B. cereus и один – к B. amyloliquefaciens. В соответствии с требованиями и нормами EUCAST 2023 изучена устойчивость полученных из российского сегмента Международной космической станции штаммов бацилл к таким антибиотикам, как имипенем, меропенем, ципрофлоксацин, левофлоксацин, норфлоксацин, ванкомицин, эритромицин, клиндамицин и линезолид. У 11 штаммов бацилл обнаружена резистентность к эритромицину, у пяти штаммов – к клиндамицину. Лишь по одному штамму проявили резистентость к имипенему, левофлоксацину и норфлоксацину соответственно. Анализ полного генома штаммов бактерий, у которых была обнаружена устойчивость к эритромицину и/или клиндамицину, позволил установить, что резистентность к этим антибиотикам у B. paralicheniformis штаммов SE71, SE131, SE181, SE182 и SE183 обеспечивает ген резистентности к антибиотикам ermD. У B. cereus SE43 устойчивость к эритромицину кодирует ген mphL.

Фторхинолоновые антибиотики, такие как ципрофлоксацин, активно использовались в медицинской практике, в том числе в пандемию COVID-19, для подавления побочных бактериальных инфекций. Широкое применение и неправильная утилизация приводят к появлению антибиотиков в окружающей среде, что может оказывать воздействие на природные водные организмы, включая фитопланктон. Воздействие фторхинолоновых антибиотиков на процессы фотосинтеза диатомовых микроводорослей, которые являются основными продуцентами в морских экосистемах, мало изучено. В работе исследовано воздействие антибиотика ципрофлоксацина на первичные процессы фотосинтеза морской диатомовой микроводоросли Thalassiosira weissflogii. Показано, что ципрофлоксацин воздействует на работу фотосистемы II (ФСII), препятствуя передаче поглощенной энергии от возбужденных молекул хлорофилла антенны к реакционному центру (РЦ) ФСII (φDo). При воздействии ципрофлоксацина выявлено снижение эффективности донирования электрона к Р680+ (FV / FO), ингибирование квантового выхода ФСII (FV / FM), снижение доли активных РЦ (ABS / RC) и увеличение диссипации поглощенной энергии на РЦ (DIo / RC). Показано, что механизм действия ципрофлоксацина связан с повреждением РЦ ФСII. Ципрофлоксацин усиливает светочувствительность микроводорослей и вызывает увеличение количества продуктов перекисного окисления липидов. Предлагается использование параметров флуоресценции хлорофилла для анализа воздействия антибиотиков на микроводоросли.

Щелевые контакты (ЩК) обеспечивают метаболическую кооперацию между клетками за счет непосредственного обмена цитоплазматическими компонентами. Проведен анализ влияния короткого гипоксического стресса на эффективность коммуникации через ЩК в культивируемых митотически неактивных мультипотентных мезенхимальных стромальных клетках (МСК) и охарактеризована зависимость чувствительности МСК к короткому гипоксическому стрессу от работы ЩК. МСК постоянно культивировали при 20% О2. ЩК блокировали с помощью специфического ингибитора – карбеноксолона. Затем МСК с работающими или блокированными ЩК подвергали гипоксическому стрессу (менее 0,1% О2, 24 ч). В условиях гипоксического стресса обнаружено снижение эффективности коммуникации через ЩК. Сочетанное действие ингибитора ЩК и гипоксического стресса сопровождалось увеличением уровня активных форм кислорода по сравнению с МСК при гипоксическом стрессе. МСК с заблокированными ЩК были менее чувствительны к короткому гипоксическому стрессу, чем МСК, интегрированные в общую сеть через работающие ЩК. Это проявилось в ослаблении гипоксия-индуцированной ангиогенной активности МСК. Ангиогенные эффекты кондиционированной среды от МСК с блокированными ЩК после гипоксического стресса были почти в два раза меньше по сравнению с МСК при гипоксическом стрессе, что связано, по-видимому, с отличиями в профиле ангиогенных медиаторов: содержание фактора роста сосудистого эндотелия уменьшилось, а фактора роста фибробластов – увеличилось при неизменном уровне моноцитарного хемоаттрактантного белка 3. Таким образом, снижение эффективности прямой коммуникации МСК–МСК оказало негативное влияние на способность индуцировать ангиогенез. Сделано заключение, что блокирование коммуникации через ЩК является негативным механизмом, нарушающим координацию ответа МСК на действие факторов микроокружения – в частности гипоксический стресс – и снижающим их функциональную пластичность.

Возрастная макулярная дегенерация (ВМД) – многофакторное нейродегенеративное заболевание, которое становится основной причиной необратимой потери зрения людьми старше 55 лет. Развитие влажной формы ВМД связывают с нарушением проницаемости гематоретинального барьера (ГРБ). Недавно было показано, что сухая форма ГРБ также cопровождается изменениями ГРБ, хотя ранее и считалось, что этого не происходит, однако информация о механизмах этих изменений на разных стадиях заболевания, тем более доклинических, ограничена. Целью настоящего исследования явилась оценка возможного вклада изменений проницаемости ГРБ в развитие признаков ВМД у крыс OXYS – модели сухой формы заболевания. В период, когда клинические признаки ВМД у крыс OXYS отсутствуют (возраст 20 сут), а также в периоды их манифестации (~5 мес.) и прогрессии в 12 и 18 мес.) оценивали проницаемость ГРБ для красителя Эванса синего и содержание в сетчатке белков плотных контактов окклюдина, клаудина-5 и zonula occludens-1 (ZO-1). Контролем служили одновозрастные крысы Вистар. У крыс OXYS выявлено снижение проницаемости ГРБ, следствием которого может быть нарушение трофического обеспечения сетчатки, а также повышение уровня окклюдина в период прогрессии признаков ВМД. Уровень ZO-1 снижался с возрастом, но межлинейных различий не выявлено. Анализ транскриптомов сетчатки (данных RNA-seq) показал, что у крыс обеих линий изменения экспрессии генов, входящих (согласно Kyoto enciclopedia of genes and genoms – KEGG) в категорию плотных контактов, максимальны в период с возраста 20 сут до 3 мес. По сравнению с крысами Вистар у крыс OXYS в возрасте 3 мес. изменена экспрессия генов Dlg1, Cd1d1, Map3k5 и Arhgef2, а в возрасте 18 мес. – Crb3, F11r, Cgn, Cd1d1 и Rap2c. Такие изменения экспрессии генов в сетчатке крыс OXYS по мере развития признаков ВМД свидетельствуют об активации компенсаторных механизмов.

Кратко рассматривается история исследования фундаментальных механизмов патогенеза болезни Альцгеймера (БА). Анализируются концепции, в которых решающая роль в развитии данной болезни приписывалась алюминию или свободным радикалам. Подчеркивается отсутствие на сегодняшний день надежных данных в поддержку этих концепций. Излагается точка зрения автора, согласно которой практически все результаты, свидетельствующие о целесообразности использования антиоксидантов (а также других потенциальных лекарств от БА) для предотвращения и лечения БА, были получены на модельных животных с теми или иными патологиями (например, с сильным окислительным стрессом), которые и способствуют формированию симптомов, сходных с симптомами БА у людей. В этой связи проводятся параллели с экспериментально-геронтологическими работами, направленными на изучение влияния калорийно ограниченного питания на старение и продолжительность жизни. Отмечается, что и в этих исследованиях использовали животных, которые либо не являлись совершенно нормальными, либо находились в неблагоприятных условиях. По мнению автора, отсутствие серьезных успехов в разработке эффективных геропротекторов или препаратов для профилактики/лечения БА связано с игнорированием большинством специалистов принципов классической геронтологии – в частности, определений старения и возрастных болезней, а также корректных подходов к выбору контрольных объектов для своих исследований. Подчеркивается, что человек, к сожалению, не может использовать для борьбы со старением и возрастными болезнями метод пресноводной гидры. Она в определенных условиях непрерывно обновляет все клетки (включая нервные) своего организма и тем самым обеспечивает свое «бессмертие». У человека замена «старых» нейронов может привести к утрате личности/индивидуальности, а «ремонт» этих клеток на сегодняшний день представляется невозможным. В связи с этим автор считает целесообразным проводить исследования старения постмитотических клеток в экспериментах на стационарных клеточных культурах, что может ускорить, в частности, расшифровку механизмов накопления в нейронах бета-амилоида и старческих пигментов типа липофусцина. Отмечается необходимость проведения клинических исследований БА как дополняющих экспериментальные работы, хотя первые и являются гораздо более дорогими и длительными. Только подтверждение в исследованиях на людях эффективности препаратов, разработанных в экспериментах на модельных животных, позволит рекомендовать их для использования в клинике.