Исследователи выяснили, как бактерии передают сигналы в мозг: для этого используется тот же молекулярный путь, при помощи которого иммунная система отслеживает патогены. Работа опубликована в журнале Science.
Когда определенные кишечные бактерии проникают в остальные части тела, иммунная система улавливает их, ориентируясь на фрагменты клеточных стенок микроорганизмов, известные как муропептиды. Обнаружение таких элементов обеспечивается благодаря белку Nod2, который покрывает клетки «первой линии защиты». Ученые предположили, что аналогичные белки могут быть найдены и в клетках мозга.
Исследователи использовали две группы генно-модифицированных мышей: у первой были отключены гены, отвечающие за производство Nod2, а вторые производили флуоресцентные метки, которые помогали понять, в каких клетках был создан этот белок.
Эксперименты показали, что мыши с заблокированным синтезом Nod2 с возрастом набирали лишний вес. Биологи полагают, что, поскольку пища может стимулировать микробов в кишечнике, во время еды во внешние клетки проникает большее количество мурапептидов. При этом у мышей без Nod2 такие молекулы не улавливаются, и мозг не узнает о насыщении.
Вторую группу мышей исследователи кормили радиоактивными муропептидами. Уже через час следы таких клеток были обнаружены в мозге мышей. Ученые отмечают, что Nod2 действительно вырабатывается в мозгу мыши, и что муропептиды могут попасть туда в течение нескольких часов после достижения кишечника.
Авторы работы говорят, что Nod2 по-видимому влияет не только на пищеварение, но выполняет и другие функции. У пожилых самок мышей, у которых в мозге отсутствует этот белок, наблюдалась более высокая температура тела, кроме того, они как правило тратили в три раза меньше времени на строительство норы, в которой можно согреться.
За последние 20 лет в других исследованиях была обнаружена связь между кишечником и остальными частями тела, в том числе у человека. Ученые показывали, что определенные кишечные микробы связаны с такими состояниями, как депрессия, рассеянный склероз и нарушения иммунной системы. Однако до настоящего времени было неясно, каким образом общаются кишечник и мозг.
Биологи говорят, что их эксперименты показывают механизм, с помощью которого бактерии могут контролировать мозг. Однако это только первое исследование на мышах, и в дальнейшем ученые планируют подтвердить свою гипотезу на других животных. Кроме того, до сих пор не ясно, какая функция белка первична — иммунная реакция или связь с мозгом.
«Та же самая молекула, которая предупреждает нашу иммунную систему о том, что что-то не так, может использоваться нервной системой в качестве сигнала для регулирования ключевых процессов выживания, таких как прием пищи и контроль температуры», — говорит Хуан Эскобар, биолог-эволюционист, который не участвовал в исследовании.
Читать далее:
В MIT создали неподвижный тепловой двигатель, который превзошел КПД турбин
Спустя десять лет работы ученые усомнились в стандартной модели физики
Один из крупнейших шельфовых ледников разрушился из-за потоков воды