Цепь мозга, позволяющая преодолеть пищевой стресс

С момента вылупления из яиц такие насекомые, как мухи, проходят в своей жизни три основных этапа. Первый — это стадия личинки, подобная личинке, во время которой насекомое ест и накапливает ресурсы; вторая стадия трансформации куколки, из которой безногие бескрылые личинки выходят на третью и последнюю взрослую стадию своей жизни в виде шестиногих крылатых мух.Важна интеграция чувствительности к питанию с этими этапами развития; личинка должна знать, когда у нее достаточно ресурсов для окукливания и превращения во взрослую особь.

При отсутствии пищи окукливание часто можно отложить до тех пор, пока не будет накоплено достаточно запасов.Однако из этого правила есть исключения — когда личинки плодовой мухи сталкиваются с недостатком белка ближе к концу своей личинки, они способны подталкивать себя к окукливанию. Команда Гайти Хасан из NCBS выяснила, как это происходит: исследователи обнаружили интегративную цепь нервных клеток в мозге плодовой мушки, которая позволяет им игнорировать недостаток белков в пище, чтобы перейти в стадию куколки.

«Личинки в основном решают окукливаться, как только они достаточно съели. Но на той стадии, когда они уже получили достаточно белка, если вы дадите им пищу с дефицитом белка, они столкнутся с дилеммой. У нормальных личинок в мозгу есть нейронная цепь, которая пусть они с этим справятся.

Однако у нас есть набор мутантов, которые не могут окукливаться при таких условиях », — говорит Гайти Хасан. «На самом деле, в этих мутантах есть все, чтобы окукливаться, но из-за того, что эта цепь не работает должным образом, они не могут игнорировать дефицит белка», — продолжает она.Схема, которую обнаружила группа Хасана, состоит из трех типов нервных клеток: одна группа определяет и сообщает о недостатке белка в пище, вторая группа объединяет эти входные данные с метаболической информацией, а третья группа контролирует гормональные сигналы, необходимые для начала окукливания. Нервные клетки, участвующие в этом процессе интеграции и контроле гормональных сигналов, находятся в области мозга насекомого, известной как средневентральный ганглион (mVG), который, в свою очередь, взаимодействует с областью центрального мозга, которая сродни гипоталамусу млекопитающих. .Исследования гипоталамуса показали, что он объединяет ощущения питания с метаболическими процессами и регулирует чувство голода. Аналогичным образом насекомое mVG объединяет информацию о питании с метаболическими факторами.

Однако схема в mVG мухи, описанная в этой работе, функционирует, чтобы регулировать этап развития в жизни насекомого, в отличие от поведенческих побуждений, таких как голод, которые гипоталамус регулирует у млекопитающих.«Что действительно удивительно в этой работе, так это то, что она демонстрирует, что чистый сигнальный путь от нейронной системы может управлять переключателем развития — тем, который говорит личинке стать куколкой», — говорит Сиддхарт Джаякумар, ученик Хасана и ведущий автор. статьи, подробно описывающей эти результаты, в журнале eLife.

Хасан и Джаякумар считают, что обнаруженная ими «схема интегратора», связывающая питание и развитие, может быть похожей у насекомых и млекопитающих. Хотя типы нервных клеток, участвующих в этих двух системах, могут сильно отличаться, паттерны цепей, скорее всего, будут схожими.


Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *