Ученые разработали метод сделать ткани прозрачными с помощью пищевого красителя

Но как быть с живыми тканями, состоящими из воды, белков и жиров, которые преломляют свет под разными углами? Исследователи долгое время разрабатывали более сложные методы визуализации, такие как двухфотонная микроскопия и флуоресценция в ближнем инфракрасном диапазоне.

Однако многие из этих методов требуют использования вредных химических веществ или действуют только на мёртвые ткани. Целью стало нахождение безопасного и обратимого способа достижения прозрачности живых организмов.

Учёные обратились к интересному решению — пищевому красителю тартразину, который содержится в чипсах и безалкогольных напитках. При растворении в воде и нанесении на кожу он изменяет взаимодействие света с биологическими тканями.

Ключ к этому открытию заключается в физике поглощения и преломления света, в частности, в соотношениях Крамерса-Кронига, которые описывают, как материалы взаимодействуют со светом на разных длинах волн. Тартразин уже использовался в микроскопии для окрашивания отдельных частей тела, но никогда не применялся ко всем тканям живых организмов.

Добавляя тартразин в воду и нанося его на ткани живых мышей под наркозом, исследователи смогли изменить показатель преломления воды в тканях, что сделало их более прозрачными. Они смогли увидеть кровеносные сосуды и мышечные волокна мышей.

Например, они наблюдали за движениями кишечника в реальном времени через прозрачную брюшную полость. «Это открытие может стать революционным.

Представьте себе возможность контролировать работу органов без инвазивных процедур или точно определять местоположение вен для взятия крови. Оно также может открыть новые горизонты в понимании того, как болезни воздействуют на организм на микроскопическом уровне», — подчёркивают исследователи.

Сделать человека полностью невидимым остаётся маловероятным по нескольким причинам. Хотя тартразин позволяет свету проходить через ткани, он эффективен лишь для определённых длин волн, преимущественно в красной и инфракрасной областях спектра.

Это означает, что при обычном освещении мыши не становятся невидимыми для невооруженного глаза. Их прозрачность обнаруживается с помощью специального оборудования для визуализации.

«Эта прозрачность затрагивает только те ткани, на которые был нанесён краситель, и даже тогда она ограничена глубиной проникновения красителя. Человеческий организм гораздо сложнее, а кожа толще, чем у мышей», — объясняют специалисты.

Добавляется, даже если бы учёные могли усовершенствовать технологию, достижение прозрачности всего тела создало бы серьёзные проблемы, например, обеспечение того, чтобы краситель равномерно достигал всех частей тела, не вызывая повреждений. Дело в том, что тартразин безопасен при приёме в ежедневных дозах, но может вызывать побочные эффекты, аллергические реакции, а в высоких дозах оказывает токсическое воздействие на клетки, вызывая генетические мутации.

Эксперимент проводился на людях с метаболическим синдромом, который характеризуется избыточным весом, повышенным давлением и нарушениями обмена веществ. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications (Nat Com).

В рамках эксперимента участники потребляли около 300 граммов овсянки в сутки, что привело к сокращению общей калорийности рациона примерно вдвое. В сравнении с контрольной группой у участников эксперимента уровень «плохого» LDL-холестерина снизился в среднем на 10 процентов.

Важно отметить, что этот эффект сохранился и через шесть недель после завершения диеты, даже несмотря на возвращение к обычному режиму питания. Исследователи объясняют результаты не только снижением калорийности, но и изменениями в кишечной микробиоте.

Овсянка способствовала росту полезных бактерий, которые вырабатывают соединения, положительно влияющие на жировой обмен и снижающие факторы, связанные с инсулинорезистентностью. При этом аналогичный эффект не был обнаружен при более мягкой овсяной диете, которая длилась шесть недель.

Авторы исследования считают, что короткие, но интенсивные «овсяные» периоды могут стать простым и хорошо переносимым способом поддержания уровня холестерина и снижения риска метаболических нарушений.

Они помогают поддерживать защитный барьер мозга. В экспериментах на лабораторных животных было обнаружено, что хронический социальный стресс ослабляет гематоэнцефалический барьер — систему, которая защищает мозг от проникновения воспалительных молекул из крови.

У стрессированных мышей снижался уровень белка клаудин-5, который «скрепляет» клетки барьера, что сопровождалось тревожным и депрессивным поведением. Животные, которые регулярно двигались или находились в обогащённой среде с укрытиями и игрушками, почти не испытывали этих нарушений.

Ключевую роль в защитном эффекте сыграл белок Fgf2. Его уровень повышался у мышей, занимавшихся физической активностью или живших в стимулирующей среде, и делал их более устойчивыми к стрессу.

Когда учёные искусственно увеличивали выработку Fgf2, животные легче переносили стресс и сохраняли социальную активность. При снижении уровня белка эффект упражнений почти исчезал.

Авторы также обнаружили, что Fgf2 можно выявить в крови, и его концентрация у людей растёт вместе с тяжестью депрессии. Это делает белок потенциальным биомаркером психических расстройств.

По мнению исследователей, работа не только объясняет пользу движения и благоприятной среды для психического здоровья, но и открывает новые возможности для ранней диагностики и профилактики депрессии.

Результаты этого обзора были опубликованы в журнале Alzheimer’s & Dementia (A&D). Учёные изучили данные 58 исследований с участием людей и обнаружили, что у пациентов с лёгкими когнитивными нарушениями и болезнью Альцгеймера состав кишечных бактерий отличается от микробиома здоровых пожилых людей.

Эти различия меняются по мере прогрессирования заболевания, формируя своего рода «микробные подписи» разных стадий когнитивного снижения. В частности, у людей с болезнью Альцгеймера чаще выявляли повышенное содержание определённых групп бактерий и сниженное микробное разнообразие.

Функциональная активность микробиоты также менялась: ослабевали пути, связанные с энергетическим обменом и регуляцией иммунных процессов. Эти сдвиги могут быть связаны с усилением воспаления и повреждением нервных клеток в мозге.

Авторы подчёркивают, что речь пока идёт о корреляции, а не о прямой причине болезни. Однако результаты поддерживают гипотезу о важной роли оси «кишечник — иммунная система — мозг» в нейродегенеративных процессах.

Исследователи считают, что в будущем целенаправленное воздействие на микробиом может стать одним из направлений профилактики и замедления когнитивного снижения. Ранее учёные выяснили, что резкое повышение уровня сахара в крови после еды может быть связано с риском развития болезни Альцгеймера.

В исследованиях приняли участие более 520 тысяч человек из общей популяции, данные о которых были взяты из 15 научных работ. У более чем 55 тысяч участников были зафиксированы депрессивные симптомы.

Анализ показал, что у тех, кто часто пьёт газировку и другие сладкие напитки, признаки депрессии встречаются чаще, чем у тех, кто употребляет их редко или избегает. При самом высоком уровне потребления безалкогольных напитков риск депрессивных проявлений был примерно на 39 процентов выше, чем при самом низком.

Связь между употреблением сладких напитков и депрессивными симптомами сохранялась как в поперечных исследованиях, так и в долгосрочных наблюдениях. Особенно выраженный эффект отмечался для напитков с добавленным сахаром, включая сладкую газировку.

Авторы подчёркивают, что работа не доказывает прямую причинно-следственную связь, однако указывает на устойчивую и воспроизводимую ассоциацию. Они считают, что ограничение потребления сладких напитков может стать одной из доступных мер профилактики депрессивных состояний и снижения нагрузки на психическое здоровье населения.