Нейроны, которые «разговаривают» с кишечником, помогают женскому организму подготовиться к размножению | Советы девушкам

Ось кишечник-мозг описывает двустороннюю связь между нейронами, составляющими центральную нервную систему, в которую входит мозг, и так называемой периферической нервной системой, в которую входит кишечник. Появляется все больше доказательств того, что мозг может влиять на здоровье и функции кишечника, и наоборот. Исследователи открывают, как эта коммуникационная связь между кишечником и мозгом важна для поддержания энергетического баланса и регулирования аппетита.

Что касается таких проблем, как кризис ожирения, изучение того, как ось кишечник-мозг поддерживает энергетический баланс, может помочь нам понять, что может пойти не так, когда аппетит не регулируется должным образом. То же самое и с беременностью, и с репродукцией. У многих видов животных, включая мух и людей, размножение вызывает увеличение количества пищи, которую может потреблять самка. Создание здорового потомства предъявляет дополнительные метаболические требования к организму самки, поэтому увеличение количества потребляемой пищи помогает многим видам справляться с этими потребностями.

Команда MRC LMS обнаружила, что плодовые мухи увеличивают потребление пищи во время размножения в результате изменений активности нейронов, которые «разговаривают» с кишечником. Эти результаты помогают объяснить, как повышенное потребление пищи матерями поддерживает их потомство, но когда оно нарушается, это может привести к бесплодию или увеличению веса.

Голод матери

На протяжении десятилетий плодовых мушек изучали, как формируется и функционирует нервная система, но изучению нервной системы кишечника уделялось меньше внимания. Эта исследовательская группа из LMS в течение нескольких лет описывала эти связи между мозгом и кишечником у мух, создавая картину того, как ось кишечник-мозг помогает контролировать ключевые решения и физиологию.

В своем последнем исследовании, опубликованном сегодня в журнале Nature , группа кишечных сигналов и метаболизма показала, что процесс, называемый ремоделированием нейронов – изменение того, как функционируют некоторые нейроны, – является ключевым в обеспечении самок плодовых мушек для удовлетворения повышенных метаболических требований для получения здорового потомства. . Они показывают, что ось кишечник-мозг участвует в регуляции приема пищи и обеспечивает механизм, с помощью которого это происходит, с участием нейронов, которые «разговаривают» с кишечником.

Команда вместе со своими сотрудниками из NIH в США, ESPCI в Париже, MRC LMS и Лондонского университета королевы Марии обнаружила, что расширяемый пищеварительный орган в желудочно-кишечном тракте плодовых мух, называемый «урожай», регулируется с помощью сложный обмен сообщениями с участием так называемых кишечных нейронов. Эти нейроны, как известно, опосредуют связь между кишечником и мозгом.

Интересно, что урожай присутствует только у взрослых плодовых мух, а не у молоди. Об этой структуре было мало что известно, но наблюдения в лаборатории на протяжении многих лет показали, что эта похожая на желудок структура – больше, чем просто орган хранения.

В ходе этого последнего исследования было обнаружено, что кишечные нейроны вызывают изменения урожая, но только у самок мух и только в том случае, если они «спарились». Команда проверила это наблюдение, модулируя активность этих нейронов как у самцов, так и у самок, а также у девственных и спарившихся мух, и они обнаружили, что пострадали только спарившиеся самки.

Кишечные нейроны стимулируют урожай после обнаружения сигналов из двух мест у спарившихся самок. Первый – это стероидный гормон , который, вероятно, вырабатывается яичниками, как и эстроген у человека. Второй – так называемый энтероэндокринный гормон, вырабатываемый самим кишечником. Ни один из наборов гормонов не «разговаривает» с кишечником, и этот энтероэндокринный гормон не регулируется спариванием.

Кишечные нейроны содержат рецепторы обоих наборов гормонов. Нейроны у спарившихся самок, кажется, «чувствуют» изменение количества гормонов, присутствующих после спаривания. Когда гормоны связываются с рецепторами нейрона, они срабатывают и вызывают изменение в способе высвобождения нейропептида – небольшого белка, выделяемого нейронами, – называемого миосупрезином.

Миосупрезин воздействует на мышцы желудка, расслабляя их, так что они могут расширяться и увеличивать потребление пищи. В сотрудничестве с командой поведенческой геномики MRC LMS команда разработала модель гидродинамики, чтобы оценить, как расширение урожая может привести к увеличению потребления пищи, прежде чем тестировать ее экспериментально. Из-за отрицательного давления в растении мухи всасывают пищу. Исследователи обнаружили, что у спарившихся самок, у которых увеличился урожай, эти мухи могли глотать больше пищи, делая большие глотки, из-за повышенной «всасывающей силы» увеличенного урожая. Известно, что, как и многие другие животные, включая человека, самки мух увеличивают потребление пищи во время размножения, но задействованные нейронные механизмы были неизвестны.

Верхушка айсберга воспроизводства?

Это последнее исследование основано на предыдущем исследовании группы и дает более глубокое понимание того, как организм адаптируется при подготовке к беременности. В исследовании, опубликованном в 2015 году, команда описала, как гормон, называемый ювенильным гормоном, выделяется во время беременности и заставляет кишечник физически увеличиваться, чтобы предвосхитить дополнительные метаболические потребности. Это означало, что без увеличения потребления пищи муха могла извлекать больше питательных веществ из пищи, чтобы поддерживать рост здорового потомства.

Ирен Мигель-Алиага, руководитель группы кишечных сигналов и метаболизма и старший автор исследования, обсуждает, как сегодняшние открытия основываются на более ранних результатах лаборатории:

«Пять лет назад мы обнаружили то, что, как мы теперь считаем, было верхушкой айсберга: материнский кишечник увеличивается в размерах во время размножения, и это необходимо для поддержания развивающегося потомства. Теперь мы узнали, что нервные клетки, которые контролируют этот кишечник, также «знать», что самка мухи размножается, и заставлять муху есть больше. Таким образом, зная, что самка мухи размножается, кишечник меняет как себя, так и поведение мухи, чтобы помочь развитию потомства ».

«Теперь мне интересно, сколько других типов клеток чувствительно к воспроизводству и как они взаимодействуют, чтобы поддерживать воспроизводство и / или изменять материнское поведение. Мне также интересно, знают ли мужские клетки, что самец спарился, и в какой степени это влияет на физиология и поведение самцов во время и после размножения. Наконец, актуальны ли эти механизмы для животных, таких как люди с плацентой (органом, отвечающим за размножение)? Растет ли наш кишечник? Меняются ли нервные клетки в кишечнике? Все ли этого обратимого? Один ответ всегда приводит к множеству новых вопросов ».

Остается неизвестным, координируются ли и как эти два процесса роста кишечника и ремоделирования нейронов, и важен ли порядок, в котором действует каждый гормон. Ясно одно: если любой процесс предотвратить, репродуктивная способность плодовых мух снижается .

«С точки зрения мухи мы хотим понять фундаментальные связи между изменением размера кишечника и ремоделированием нейронов. Происходят ли эти два события независимо у самки во время репродукции, или одно, возможно, активирует другое? В более общем плане и для любых потенциальных будущих терапевтических средств, мы хотим выяснить, чувствительны ли нейроны, контролирующие желудочно-кишечный тракт млекопитающих, к половым или репродуктивным сигналам.

Дафни Хаджиэконому, первый автор этого исследования, поделился более подробными выводами:

«Несмотря на то, что это несколько шагов вниз по линии, и требует значительных и важных фундаментальных научных исследований первого, это знание может потенциально привести к терапии , которые нацелены на эти нейроны , что сигнал в кишечник. Это может помочь в различных ситуациях , когда чрезмерная еда впускной может быть проблемой, такой как кризис ожирения, который мы наблюдаем в современном обществе, или помощь в объяснении того, почему многие женщины набирают вес во время беременности и борются за его потерю. Но такие успехи будут возможны только в том случае, если мы сможем понять, что происходит на молекулярном уровне уровень при нормальных обстоятельствах и при нарушении регуляции ».

Leave comment

Your email address will not be published. Required fields are marked with *.

одиннадцать + девять =