Бактерии в кишечнике могут оказывать мощное влияние на физиологию хозяина, включая аспекты иммунитета и нейробиологии; ось кишечник-мозг, например, относится к связи между кишечными микробами и мозгом. Исследователи изучают связи между соединениями, которые связаны с кишечными микробами, такими как белки, которые они производят, и метаболиты, которые они генерируют, и различными аспектами здоровья. Новое исследование, опубликованное в Science использовало модель животных, чтобы показать, что в мозге есть нейроны, которые могут обнаруживать структурные компоненты микробов. Предыдущая работа показала, что эти бактериальные молекулы могут изменять активность мозга, и они были связаны с заболеваниями мозга.
Это исследование показало, что нейроны в гипоталамусе мыши могут ощущать соединения, которые являются неотъемлемой частью кишечных бактерий. Когда гипоталамические нейроны обнаруживают бактериальные молекулы, температура тела, а также поведение кормления и гнездования у мышей изменяются.
Рецептор NOD2 (нуклеотидный домен олигомеризации) обычно обнаруживается на иммунных клетках, и он может обнаруживать муропептиды, молекулы, которые являются частью бактериальной мембраны или клеточной стенки. Муропептиды могут быть использованы в качестве меры роста бактерий, отметили ученые. Рецептор NOD2 также обнаружен на гипоталамических нейронах у мышей. Когда эти нейроны подвергаются воздействию муропептидов кишечника, их активность снижается.
Однако в модели мыши, в которой отсутствовал NOD2, нейроны не были затронуты муропептидами. Мыши также набрали вес и стали восприимчивы к диабету 2 типа, поскольку нейроны гипоталамуса потеряли контроль над потреблением пищи и температурой тела.
«Удивительно обнаружить, что бактериальные фрагменты действуют непосредственно на мозговой центр, столь же стратегический, как гипоталамус, который, как известно, управляет жизненно важными функциями, такими как температура тела, размножение, голод и жажда», — отметил старший автор исследования Пьер-Мари Льедо, руководитель отдела восприятия и памяти Института Пастера.
Ученые предположили, что гипоталамические нейроны могут использовать эти сигналы от кишечных бактерий для косвенного измерения потребления пищи или дисбаланса в кишечном микробиоме.
Когда определенные продукты потребляются в избытке, они могут вызвать непропорциональный рост различных видов кишечных бактерий, некоторые из которых могут быть патогенными. Это ставит под угрозу баланс в кишечном микробиоме, добавил Жерар Эберль, руководитель отдела микроокружения и иммунитета Института Пастера.
