Червь помог понять, как бактерии управляют мозгом

Бактерии влияют на работу нервной системы. В центре внимания — крошечный червь C. elegans, которого ученые называют настоящим «специалистом по бактериям». Исследование объясняет, как микробиом кишечника связан с психическим и неврологическим здоровьем человека.

Выявленные механизмы взаимодействия бактерий с нервной системой потенциально применимы к людям и другим животным

Источник: Magnific.com/CC0

Нематода C. elegans питается бактериями и умеет отличать полезные микроорганизмы от опасных. Нервная система червя эволюционно приспособлена к тому, чтобы быстро реагировать на присутствие бактерий: если еда безопасна, червь начинает активно питаться и замедляет движение, чтобы не упустить пищу.

Ключевую роль играет нейрон NSM, который выделяет серотонин при контакте с «вкусными» бактериями. Серотонин — это нейромедиатор и гормон, регулирующий настроение, сон, аппетит и работу кишечника. Ученые выяснили, что NSM реагирует не на все компоненты бактерий, а на специфические полисахариды, покрывающие их поверхность. Например, у грамположительных бактерий активацию вызывает пептидогликан, а у грамотрицательных — другой полисахарид.

«Мы обнаружили, что именно эти вещества запускают электрическую активность нейронов и пищевое поведение червя. Если убрать соответствующие рецепторы, реакция исчезает», — пояснил руководитель исследования Стивен Флавелл.

Кроме того, нематода избегает вредных бактерий. В экспериментах с Serratia marcescens (опасной и для человека) оказалось, что пигмент продигиозин, придающий бактериям красный цвет, служит сигналом опасности. При его наличии нейрон NSM не активируется, и червь не пытается съесть такую бактерию. Даже если добавить продигиозин к полезным бактериям, червь перестаёт на них реагировать.

Результаты исследования открывают перспективы для разработки новых методов лечения болезней, связанных с микробиомом, таких как депрессия и болезнь Паркинсона

Источник: Freepik

По словам Флавелла, выявленные механизмы могут быть универсальны для многих животных, включая человека. В организме людей и животных количество бактериальных клеток сравнимо с числом собственных, и их влияние на здоровье огромно.

«Понимание того, как бактерии взаимодействуют с нервной системой, может открыть путь к новым методам лечения депрессии, болезни Паркинсона и других заболеваний, связанных с микробиомом», — отметил успециалист.

В будущем эти открытия могут лечь в основу разработки новых препаратов и пищевых добавок, способных влиять на взаимодействие между микробиомом и мозгом.

Читайте также на Mail Наука, как ученые научились делать из пластика лекарство от болезни Паркинсона.