Если люди или животные едят что-то, что вызывает у них плохое самочувствие, они впоследствии избегают этого источника пищи.
До сих пор было неясно, как именно происходит это обучение избеганию. Новое исследование, опубликованное в журнале Neuron, показывает, что связь между клетками мозга и жировыми клетками может играть здесь решающую роль. Ученые из Университетов Бонна выявили ранее неизвестный механизм у плодовой мушки Drosophila. Он также может существовать в похожей форме у млекопитающих и даже у человека.
Любой, у кого когда-либо было расстройство желудка после употребления испорченных фрикаделек, знает, насколько сильно это может оттолкнуть вас от них. В научной терминологии это также известно как "обусловленное неприятие вкуса": мозг регистрирует иммунную реакцию на бактерии и их токсины и на основании этого делает вывод, что в будущем следует избегать употребления этого источника пищи. Пока неизвестно, как обнаружение патогенов иммунной системой приводит к изменению поведения. "Поскольку это наученное избегание пищи свойственно всем видам, мы исследовали этот вопрос на модельном организме – плодовой мушке Drosophila", - объясняет руководитель исследования Илона Кадоу. "В рамках этой модели мы можем прояснить, как мозг и тело взаимодействуют друг с другом, вызывая реакцию избегания, которая жизненно важна для выживания".
В экспериментах мухи должны были выбирать между двумя источниками пищи. Один из них был заражен патогенной бактерией Pseudomonas entomophila. Другой содержал безвредный штамм Pseudomonas. В остальном оба источника пищи были полностью идентичны. Мухи, которые еще не сталкивались с этим патогеном, предпочли вредную пищу, потому что находили ее запах привлекательным. "Поскольку это опасно для жизни мух, нам стало интересно, как они ведут себя мухи, которые употребляли эти бактерии вместе с пищей", - сообщила Кадоу. Патогенные микроорганизмы недолго оставались незамеченными среди мух: врожденная иммунная система животных оснащена сенсорами, которые в подобных случаях поднимают тревогу.
"В ходе нашего эксперимента в мушках активировались рецепторы, которые реагируют на компоненты клеточной стенки бактерий", - объясняет Кадоу. Эти сенсоры в основном реагировали на патогенный штамм Pseudomonas, но не на безвредный штамм. Эти рецепторы расположены на поверхности специальных нейронов, расположенных около глотки мухи. Через свои ответвления эти нейроны соединены не только с мозгом мухи, но и с жировыми запасами в ее голове. Если рецепторы сигнализируют о присутствии вредных микроорганизмов, это приводит к высвобождению в нейронах нейромедиатора октопамина, который тесно связан с адреналином. Он поступает по нейронным ответвлениям в жировые запасы.
"Затем октопамин запускает образование другого нейромедиатора, дофамина, в жировых клетках", - говорит Кадоу. "Дофамин, в свою очередь, поступает в мозг мухи, где вызывает непрерывную повышенную активацию нейронных сетей, которые важны для обучения и запускают реакцию избегания". В этом случае насекомых, как правило, отпугивал запах пищи с патогенными бактериями. "Основываясь на экспериментах, мы смогли показать, что мухи выбирают источник пищи с безвредными микробами, основываясь на своем предыдущем опыте употребления испорченной пищи", - объясняет ученый.
Жировая ткань в значительной степени участвует в этом усвоенном изменении поведения. Но почему это происходит? "У нас все еще нет окончательного ответа", - говорит Кадоу. "Однако решение мух может быть связано с их жировым статусом". Когда животные голодают, у них остается меньше жировых клеток. Они, соответственно, вырабатывают меньше дофамина, когда обнаруживают, что с пищей были съедены патогенные бактерии. Возможно, голодающие животные, таким образом, охотнее прибегают к зараженным источникам пищи. "Это гипотеза, которую мы в настоящее время исследуем в ходе дальнейших экспериментов", - объясняет Кадоу.
Полученные результаты могут быть применимы и к людям, поскольку жировая ткань нашего вида также вырабатывает нейромедиаторы, которые могут воздействовать на наш мозг и влиять на наш аппетит. В настоящее время исследователи предполагают, что взаимодействие между мозгом, органами и жировой тканью не функционирует должным образом при расстройствах пищевого поведения, таких как анорексия или ожирение. Плодовая мушка Drosophila позволяет исследовать подобные гипотезы на простой модели и понять лежащие в их основе механизмы. Это понимание могло бы помочь повлиять на сложное взаимодействие между обменом веществ, иммунной системой и мозгом в контексте болезни.
