Бактерии играют на нервах: кишечная микрофлора влияет на поведение дрозофил
Белок, выделяемый некоторыми бактериями кишечной микрофлоры, влияет на двигательную активность мушек-дрозофил, выяснили американские ученые. Статья с описанием открытия опубликована 25 октября в научном журнале Nature.
Исследователи заметили, что антибиотики повышают двигательную активность дрозофил. Столь же оживленно вели себя выращенные по специальной методике «стерильные» особи, кишечник которых был полностью свободен от бактериальной микрофлоры.
Избирательное заселение кишечника дрозофил разными бактериями показало, что подобный эффект оказывает только один их вид — Lactobacillus brevis. Дальнейший анализ выявил, что эти бактерии выделяют специальный фермент — ксилозоизомеразу (англ. xylose isomerase), под действием которого некоторые сахара (углеводы) обратимо превращаются друг в друга (изомеризуются). Обработка «стерильных» дрозофил этим ферментом нивелировала разницу в их поведении по сравнению с нормальными особями.
Как показал углеводный анализ, ксилозоизомераза у дрозофил превращает трегалозу в другие сахара. По мнению авторов, пониженный уровень трегалозы связан с инактивацией нейронов, вырабатывающих октопамин — аналог норадреналина у беспозвоночных. В самом деле, их искусственная активация полностью нормализовала поведение «стерильных» дрозофил даже без добавления ксилозоизомеразы или культуры L. brevis. Гипотеза исследователей дополнительно подтверждается тем, что блокада таких нейронов с помощью миансерина делала мушек поведенчески невосприимчивыми к этим бактериям.
Отметим, что кишечник дрозофил населяют от 5 до 20 видов бактерий, среди которых заметно преобладают два — Lactobacillus brevis и Lactobacillus plantarum.
Отметим также, что взаимосвязь между бактериальной микрофлорой и функционированием нервной системы обсуждается уже несколько лет. Так, в 2011 году американские ученые обнаружили, что «стерильные» мыши проявляют меньшее беспокойство и большую двигательную активность, чем их собратья с ненарушенным кишечным микробиомом. Однако пока что известно крайне мало о том, как именно вещества, выделямые бактериями, затрагивают нейрональные контуры в организмах-хозяевах.
Ученые только-только начали выяснять, в какой мере продукты жизнедеятельности бактерий-«квартирантов» «дирижируют» нервной системой животных. Что же до кишечной микрофлоры человека и ее нейрорегуляторных функций, то это пока terra incognita для современной науки. В нашем кишечнике обитают десятки видов бактерий, которые вырабатывают тысячи различных белковых факторов. Эти факторы потенциально могут влиять — и наверняка влияют — на множество нейрональных контуров.
Изучение бактериального микробиома человека на молекулярном уровне — поистине революционное начинание, которое может перекрыть по актуальности даже технологии редактирования генома. В самом деле, с нарушением тончайших связей в нервной системе при дисбалансе микрофлоры могут быть связаны многие болезни — в том числе и те, которые сейчас считаются неизлечимыми.
