Сон вместо еды: как кишечник влияет на поведение

Фото из открытых источников

Кишечник выполняет гораздо больше функций, чем просто переваривание пищи. Исследователи из Базельского университета обнаружили удивительную связь между функцией кишечника, питанием и сном у плодовых мушек. Их исследование дополняет растущее количество доказательств того, что кишечник взаимодействует с мозгом и может влиять на поведение.

Первые часы жизни имеют решающее значение для выживания и нормального развития животных. В это время происходят два ключевых этапа: выделение продуктов метаболизма — мекония — и начало самостоятельного кормления. До недавнего времени было неясно, как связаны эти два процесса и как кишечник может влиять на пищевое поведение и сон. Понимание этих связей представляет широкий интерес и интенсивно исследуется на людях, поскольку связь между кишечником и мозгом все чаще рассматривается как важный фактор в здоровье и развитии заболеваний человека.

Плодовая муха Drosophila melanogaster сталкивается с той же проблемой после вылупления. Команда профессора Аниссы Кемпф из Биологического центра Базельского университета обнаружила, что время имеет значение. Они выяснили, что молодые мухи начинают питаться только после частичного удаления мекония. Однако мухи, страдающие от кишечной непроходимости, избегают пищи, спят необычно долго и умирают преждевременно. Эти результаты свидетельствуют о том, что функция кишечника напрямую влияет на пищевое и сонное поведение.

Проблемы с пищеварением можно объяснить наличием гена, играющего важную роль в развитии плодовых мушек. Еще в 1914 году ученые обнаружили, что у мушек с дефектом в гене apterous не развиваются крылья. Тогда же они заметили, что такие мушки умирают в молодом возрасте.

«Теперь мы определили причину преждевременной смерти и разрешили вопрос, который мучил исследователей более века», — говорит Кемпф. «Дефект гена влияет не только на развитие крыльев, но и на правильное развитие задней кишки, приводя к кишечной непроходимости».

Из-за закупорки мухи не могут откашливать меконий после вылупления. Со временем они становятся все более вялыми и сонливыми и не питаются, даже если голодны.

«Мы считаем, что мухи спят больше, чтобы экономить энергию и, следовательно, дольше выживать», — объясняет соавтор исследования Синди Рейнджер. «Во время сна мухи также ритмично двигают хоботком, что может способствовать стимуляции моторики кишечника. Возможно, это отчаянная попытка избавиться от мекония».

Исследователи также обнаружили причину смертельной кишечной непроходимости. «У здоровых мух на ранних стадиях развития образуются четыре так называемых ректальных сосочка. Эти структуры необходимы для реабсорбции воды, чтобы минимизировать ее потерю», — говорит Рейнгер. «Вместо развития четырех нормальных сосочков у мутантных мух в задней кишке образуется пробкообразная структура, которая полностью блокирует кишечник. Мы назвали ее узлом Рейнгера».

Исследование ясно демонстрирует, что функция кишечника связана с питанием, сном и, в конечном итоге, выживанием. Исследование также поднимает новые вопросы: как кишечник взаимодействует с мозгом? Как кишечник регулирует сон? И как организм узнает, когда нужно начинать есть?

Многие симптомы, наблюдаемые у плодовых мушек, напоминают кишечную непроходимость у человека, включая запор, потерю аппетита, вялость, вздутие живота и повреждение тканей, которое может привести к разрыву кишечника. Исследование предполагает, что сигналы из кишечника могут вызывать некоторые из этих симптомов.

Поскольку плодовые мушки имеют много общих биологических процессов с человеком, они представляют собой эффективную модель для исследования механизмов, лежащих в основе расстройств пищеварения и взаимодействия между кишечником и мозгом.

* Информация представлена исключительно в ознакомительных целях и не служит рекомендацией для лечения заболеваний