ervic

Чрезмерная реакция иммунитета на вирус зависит от обмена веществ

Глюкоза помогает синтезировать иммунные сигналы, стимулирующие противовирусное воспаление.

Мы часто слышим, что пациенты с новым коронавирусом страдают от слишком сильного иммунного ответа – защитная иммунная реакция начинает вредить незаражённым тканям, что особенно опасно при хронических заболеваниях. Но такой неоправданно сильный иммунный ответ имеет место не только при коронавирусной инфекции, но и, например, при гриппе. Более того, иммунитет порой продолжает бушевать даже после того, как инфекция пошла на спад.

Так может происходить оттого, что вирус долгое время остаётся незамеченным: некоторые коронавирусы умеют подавлять сигналы тревоги от заражённых клеток. Другая причина может быть в особенностях самой иммунной системы: как известно, в иммунитет встроены самоограничители, которые регулируют силу иммунных реакций, стараясь, чтобы они были адекватны угрозе. Если есть проблемы с клетками и молекулами, которые работают регуляторами-ограничителями, то есть большая вероятность, что иммунная система при первой возможности пойдёт вразнос.

И ещё одна причина слишком сильного иммунного ответа связана с особенностями обмена веществ. Этот слишком сильный иммунный ответ развивается оттого, что повышается уровень сигнальных белков-цитокинов: их становится всё больше и больше, воспаление всё усиливается и усиливается, иммунные клетки, которые выделяют токсичные вещества для убийства заражённых клеток, выделяют их всё больше и больше, убивая здоровые клетки. Повышенный уровень воспалительных цитокинов и последствия, к которым это приводит, называют цитокиновым штормом.

Но ведь воспалительные цитокины тоже откуда-то берутся – их синтезируют клетки в ответ на вирусную инфекцию. Цитокины, как и любые белки, закодированы в ДНК. Гены цитокинов, как и любые другие гены, могут быть более активными и менее активными. Активность генов зависит от специальных регуляторных белков, называемых транскрипционными факторами: они садятся на ДНК в начале гена и взаимодействуют с белками, которые синтезируют РНК – которая потом пойдёт в цитоплазму и станет матрицей для сборки белков. Синтез РНК называется транскрипцией, и белки-транскрипционные факторы могут транскрипцию подавлять или усиливать.

На генах воспалительных цитокинов транскрипцию усиливает фактор под названием IRF5, или интерферон-регулирующий фактор 5. Но и сам IRF5 тоже может быть активным или неактивным. Сотрудники Уханьского университета пишут в Science Advances, что IRF5 становится активным, когда к нему присоединяется молекула под названием уридиндифосфат-N-ацетилглюкозамин, или UDP-GlcNAc. Исследователи экспериментировали с мышами, которых после заражения вирусом гриппа ждал цитокиновый шторм – но если у мышей отключали ген фермента, который активировал IRF5, то мыши переносили инфекцию спокойно (как, кстати, и при отключении гена самого IRF5).

Откуда берётся UDP-GlcNAc – активатор IRF5? Он берётся из серии метаболических реакций, которые называются гексозаминовым путём. Синтез UDP-GlcNAc начинается с глюкозы, и тут становится понятно, как связаны вирусная инфекция и слишком сильная иммунная реакция на неё. И вирусу, и иммунным клеткам нужно много глюкозы: во-первых, это источник энергии, во-вторых, она нужна для реакций, в которых создаётся строительное сырьё для более сложных молекул. Но чем больше глюкозы поступает в клетки, тем активнее идут и гексозаминовые реакции, увенчивающиеся UDP-GlcNAc. С одной стороны, всё правильно: против вируса нужны активные действия, и, следовательно, нужны иммунные сигналы-цитокины. С другой стороны, инфекция может уже идти на спад, а IRF5 будет продолжать стимулировать синтез цитокинов, потому что сам будет активирован UDP-GlcNAc.

Как можно догадаться, повышенный уровень глюкозы в крови будет здесь серьёзным фактором риска. Уровень глюкозы повышается при диабете, и хотя при диабете ей трудно проникать в клетки (из-за проблем с инсулином), всё же, если глюкозы оказывается слишком много, она может чрезмерно разогнать реакции синтеза UDP-GlcNAc, и клетка получит слишком активный IRF5.

Больные диабетом действительно часто умирают от осложнений при гриппе и нынешнем COVID-19; и возможно, что и при COVID-19 происходит такая же сахарно-метаболическая переактивация иммунитета. Вероятно, здесь помогли бы средства, снижающие уровень глюкозы, или подавляющие гексозаминовый путь, или же снижающие активность того фермента, который с помощью UDP-GlcNAc активирует IRF5; при этом такие средства, конечно, не должны успокаивать иммунную систему настолько, чтобы она вообще перестала бороться с инфекцией.

Более подробно почему не стоит есть глюкозу при коронавирусе.

Профессор Люк Монтанье предположил, что в Ухане "предпринимались попытки создать вакцину против СПИДа"

Французский вирусолог профессор Люк Монтанье, удостоенный в 2008 году Нобелевской премии за открытие ретровируса ВИЧ, высказал предположение, что новый коронавирус, вызывающий заболевание COVID-19, был выработан в лабораторных условиях. Об этом он заявил в пятницу в интервью французскому новостному телеканалу CNews.

В своих выводах Монтанье опирался на изучение структуры вируса, приведенное в научном исследовании французского математика Жан-Клода Переза. По словам Монтанье, тот "в малейших деталях исследовал вирус. Монтанье утверждает, что вирус SARS-CoV-2 "содержит элементы вируса ВИЧ", вызывающего СПИД. Профессор при этом сообщил, что "группа индийских ученых пыталась опубликовать исследование аналогичного типа", однако "подверглась огромному давлению".

"Мы пришли к выводу, что были произведены манипуляции с этим вирусом", - заявил Монтанье. По его мнению, данный вирус "не естественного происхождения, это работа молекулярных биологов". Он заявил также, что вирус был создан в лаборатории Уханя. Профессор предположил, что там "предпринимались попытки создать вакцину против СПИДа".

Как заявил в пятницу агентству France Presse французский вирусолог Этьен Симон-Лорьер из Института Пастера, версия профессора Монтанье - "это глупость". "В новом коронавирусе обнаружены совсем небольшие элементы, которые присутствуют во всех других вирусах этого семейства, имеющихся в природе, - подчеркнул он. - Это части генома, которые действительно похожи на многие элементы в генетическом материале бактерий, вирусов и растений".

ссылка

К своему 125-летию знаменитый журнал Science опубликовал список величайших загадок, которые стоят перед современной наукой.

Итак, список научных загадок по версии журнала Science:

1. Из чего состоит Вселенная.

2. Каковы биологические основы сознания.

3. Как вся наследственная информация помещается в 25 тыс. генов, имеющихся в нашей ДНК.

4. Насколько индивидуальные особенности человека важны для лечения – проблема "персональной медицины", учитывающей генетический код человека.

5. Можно ли объединить все законы физики.

6. На сколько можно увеличить продолжительность жизни.

7. Как происходит регенерация органов.

8. Стволовые клетки и выращивание органов и тканей.

9. Внеполовое размножение растений соматическими клетками.

10. Что происходит в недрах Земли.

11. Существуют ли во Вселенной братья по разуму.

12. Когда и где зародилась земная жизнь.

13. Разнообразие видов: почему в одних местах обитают сотни животных и растений, а в других – единицы.

14. Какие генетические особенности делают человека человеком.

15. Как мозг хранит и "читает" воспоминания.

16. Как возникло поведение, ориентированное на сотрудничество, и зачем в животном мире альтруизм.

17. Как обобщать данные наблюдений в биологии – так называемая системная биология.

18. Синтез сложных химических веществ и "выращивание" наноструктур.

19. Теоретические пределы возможностей компьютера.

20. Можно ли блокировать реакции иммунной системы.

21. Играет ли Бог в кости? Есть ли под квантовыми принципами неопределенности и нелокальности более глубокий смысл.

22. Можно ли создать вакцину от СПИДа.

23. Чем грозит глобальное потепление.

24. Энергетика будущего – чем человечество заменит нефть.

25. Рост населения Земли и ограниченность ресурсов: как достичь всеобщего благосостояния, не опустошив планету.

Многие из нас в детстве, а также в юношестве, часто экспериментировали с физическими явлениями, в том числе с замерзанием воды. Как ни странно, но многие из нас знают, что почему-то катки принято заливать горячей водой, а не холодной, потому что она быстрее замерзает.

Об этом факте было известно очень давно, еще со времен Аристотеля, а также Декарта. Однако каких-то научных подтверждений не было. Только в 1963 году начались существенные работы, основная задача которых выяснить, почему так происходит.

Согласно физике, это противоречит первому закону термодинамики, согласно которому одна энергия перетекает в другую. По первому началу термодинамики нагретая жидкость, перед тем как отвердеть, должна пройти температуру охлаждения, соответственно и время отвердения должно быть гораздо больше.

Однако на практике происходит иначе. Об этом задумался школьник Эрасто Б. Мпемба (Erasto B. Mpemba), который задал своему учителю физики соответствующий вопрос. Мальчик готовил дома мороженое, и заметил, что стакан с теплой жидкостью замерз гораздо быстрее, нежели с прохладной, при одинаковом составе субстанции.

Тогда учитель лишь посмеялся над парнем, сказав, что это противоречит первому закону термодинамики, поэтому невозможно. После визита в школу известного физика Осборна, мальчик задал ему тот же вопрос, чем заинтересовал ученого.

Именно с 1963 года Осборн, вместе с мальчиком, начали заниматься этим вопросом, в результате чего была опубликована статья, в журнале educacion. При этом точного ответа, почему же нагретая жидкость отвердевает быстрее холодной, не было получено.

По мнению некоторых ученых, теплый раствор в холодильнике с термостатом переходит в твердое состояние гораздо быстрее лишь по той причине, что холодильник начинает сильнее морозить, при поступлении сигнала о повышении температуры в камере. Этого не происходит с охлажденной жидкостью, так как ее температура гораздо ниже, и термостат работает в обычном режиме, без снижения температуры хладагента. Однако эта версия не получила подтверждение по той причине, что нагретая жидкость в обычных условиях на воздухе, также отвердевает гораздо быстрее, чем холодная. Соответственно термостата в обычных уличных условиях нет, поэтому и усиления холода не происходит.

Однако удалось выяснить, что нагретая жидкость, из-за наличия над поверхностью большого количества испарений, отвердевает гораздо быстрее по причине того, что на поверхности образуются пары, объем жидкости в контейнере уменьшается. Тем самым удается заморозить меньшее количество жидкости, что гораздо проще, чем большее. Однако на практике потеря объема незначительная, поэтому и процесс затвердения нельзя считать оправданным.

Многие ученые сходятся во мнении, что нагретая жидкость, из-за наличия испарений, начинает превращаться в лед быстрее. Ледяные капельки над поверхностью, попадают в воду, что способствует образованию корки льда, из-за чего происходит быстрый процесс превращения в лед.

Научные работники выяснили, что, если поставить емкость с теплой жидкостью на снег, или ледяную корку в холодильнике, она начинает плавиться, в результате чего контакт между емкостью, водой в ней, а также холодильником, увеличивается, тем самым увеличивается площадь соприкосновения, в результате чего происходит быстрое замерзание теплой воды. Охлажденная вода не оказывает такого эффекта из-за того, что под ней снежная подушка не плавится, и процесс превращения в лед происходит гораздо медленнее. Кроме того, удалось выяснить, что холодная жидкость, при снижении температуры, начинается отвердевать в верхней части. В результате этого ухудшаются процессы смешения воды внутри, поэтому и процесс затягивается. Нагретая жидкость начинает замерзать снизу, тем самым усиливая процессы конвекции, теплоизлучения.

В 2017 году была опубликована гипотеза, согласно которой эффект Мпембы, который касается нагрева охлажденной системы, не соответствует равновесию. Поэтому под этот парадокс не подходят все основные законы физики и термодинамики.

Однозначного ответа на вопрос, какие эксперименты обеспечивают стопроцентное воспроизведение эффекта Мпембы, так и не было получено.