«Мы продолжаем обнаруживать удивительную роль кишечных бактерий, выходящих за пределы желудка», – сказал Роберт Риддл, доктор философии.D., директор программы Национального института неврологических расстройств и инсульта Национального института здоровья (NINDS), который поддержал исследование. «Здесь кишечные бактерии влияют на то, как животное чувствует окружающую среду, и заставляют его двигаться к внешнему источнику тех же бактерий. Кишечные бактерии буквально делают свой вид более вкусным для животного."
Исследователи из Университета Брандейса, Уолтем, Массачусетс, под руководством Майкла О’Доннелла, доктора философии.D., постдокторант и первый автор статьи, и Пиали Сенгупта, Ph.D., профессор биологии и старший автор исследования интересовались, могут ли кишечные бактерии контролировать поведение животного-хозяина.
Группа исследовала влияние кишечных бактерий на то, как глисты, называемые C. elegans, понюхайте и выберите следующий прием пищи.
Бактерии – основная пища червей.
В этом исследовании исследователи измерили, как черви, которых кормили разными штаммами бактерий, реагировали на октанол, большую молекулу спирта, выделяемую некоторыми бактериями, которых черви обычно избегают, когда он присутствует в высоких концентрациях.
Доктор. О’Доннелл и его коллеги обнаружили, что черви, выращенные на Providencia alcalifaciens (JUb39), с меньшей вероятностью избегали октанола по сравнению с животными, выращенными на других бактериях. Любопытно, что они обнаружили, что живые бактерии JUb39 присутствовали в кишечнике червей, которые двигались к октанолу, предполагая, что поведение может частично определяться веществом, вырабатываемым этими бактериями.
Затем исследователи хотели узнать, как бактерии контролируют червей.
«Мы смогли соединить точки, от микроба до поведения, и определить весь путь, который может быть задействован в этом процессе», – сказал доктор. О’Доннелл.
Химический тирамин мозга может играть важную роль в этой реакции. У червей тирамин превращается в химический октопамин, который воздействует на рецептор сенсорных нейронов, контролирующий поведение избегания. Результаты этого исследования показали, что тирамин, продуцируемый бактериями, увеличивает уровень октопамина, что делает червей более толерантными к октанолу за счет подавления избегания октанола, который управляется этими нейронами.
Используя другие поведенческие тесты, исследователи обнаружили, что генная инженерия червей так, чтобы они не производили тирамин, не влияла на подавление избегания октанола, когда черви выращивались на JUb39.
Это говорит о том, что тирамин, производимый бактериями, может компенсировать эндогенный тирамин, отсутствующий у этих животных.
Дополнительные эксперименты показали, что черви, выращенные на JUb39, предпочитали поедать этот тип бактерий по сравнению с другими бактериальными источниками пищи.
Было обнаружено, что тирамин, продуцируемый бактериями, также необходим для этого решения.
«Таким образом, бактерии могут взять под контроль процесс принятия сенсорных решений животного-хозяина, что влияет на их реакцию на запахи и может влиять на выбор пищи», – сказал доктор. Сенгупта.
В будущих исследованиях будут выявлены дополнительные химические вещества мозга, продуцируемые бактериями, которые могут участвовать в изменении поведения других червей.
Кроме того, неизвестно, приведут ли конкретные комбинации штаммов бактерий, присутствующих в кишечнике, к различным ответам на сигналы окружающей среды. Хотя черви и млекопитающие имеют многие из одних и тех же генов и биохимических процессов, неизвестно, существуют ли аналогичные пути и результаты у животных более высокого порядка.