Cercetătorii de la Universitatea din Bonn descoperă mecanismul prin care sistemul imunitar comunică cu creierul pentru a evita germenii
Cercetătorii de la Universitatea din Bonn și de la Spitalul Universitar din Bonn au descoperit un mecanism vital pentru supraviețuire.
Atunci când oamenii sau animalele consumă ceva care le provoacă disconfort, acestea evită ulterior sursa alimentară. Până acum, nu era clar cum se desfășoară învățarea acestei evitări. Un nou studiu arată că comunicarea dintre celulele cerebrale și celulele adipose ar putea juca un rol crucial în acest proces.
Participanții de la Universitățile din Bonn și Tohoku (Japonia) și de la Spitalul Universitar din Bonn au descoperit un mecanism anterior necunoscut în musca Drosophila. Acesta ar putea exista, într-o formă similară, și la mamifere, chiar și la oameni. Rezultatele au fost publicate în jurnalul Neuron.
Oricine a avut vreodată o indigestie după ce a mâncat o chifteluță stricată știe cât de mult poate influența această experiență decizia de a evita acel aliment. În cercetare, acest lucru este cunoscut sub numele de „aversiune condiționată la gust”: creierul înregistrează răspunsul imun la bacterii și toxinele acestora, concluzionând că sursa alimentară ar trebui evitată în viitor. Nu se știe încă cum descoperirea patogenilor de către sistemul imunitar duce la o schimbare de comportament. „Deoarece această evitare învățată a alimentelor poate fi găsită în toate speciile, am investigat această întrebare într-un organism model – musca Drosophila”, explică cercetătoarea.
Fluturii preferau inițial alimentele contaminate cu bacterii. Grunwald Kadow coordonează Institutul de Fiziologie II la Universitatea din Bonn și Spitalul Universitar din Bonn. În studiul actual, grupul său de lucru colaborează cu cercetători de la Universitatea Tohoku din Japonia. Participanții au făcut ca animalele testate să aleagă între două surse alimentare. Una dintre acestea era contaminată cu bacteriile patogene Pseudomonas entomophila, iar cealaltă conținea o tulpină inofensivă de Pseudomonas. Cele două surse alimentare erau altfel complet identice.
Fluturii care nu au avut încă experiențe negative cu patogenul preferă hrana dăunătoare, deoarece mirosul acesteia le este atractiv. „Fiindcă acest lucru este letal pentru animale, ne-am întrebat cum se comportă animalele care au consumat aceste bacterii”, explică cercetătoarea. Patogenii nu au fost descoperiți de fluturi mult timp: sistemul lor imunitar înnăscut are senzori care emit un semnal de alarmă în astfel de cazuri. „În experimentul nostru, receptorii din ei au fost activați în prezența componentelor periculoase ale peretelui celular bacterian”, spune un coleg al lui Grunwald Kadow.
Senzorii de bacterii conduc la schimbarea comportamentului. Acești senzori răspund în principal tulpinii dăunătoare de Pseudomonas, dar aproape deloc tulpinii inofensive. Mulți dintre aceștia se află pe suprafața unor neuroni speciali localizați aproape de gâtul fluturelui. Prin ramificările lor, acești neuroni sunt conectați nu doar la creierul fluturelui, ci și la o rezervă de grăsime din capul acestuia. Când receptorii emit semnale de alarmă în prezența microorganismelor dăunătoare, aceasta duce la eliberarea neurotransmițătorului octopamină în neuroni, care este strâns legat de adrenalină. Acesta călătorește prin ramurile neuronale către rezervele de grăsime. „Octopamina declanșează apoi formarea unui alt neurotransmițător, dopamină, în celulele adipoase”, explică Grunwald Kadow. „Dopamina, la rândul ei, este transportată în creierul fluturelui, unde provoacă activarea continuă și crescută a rețelelor neuronale importante pentru învățare și declanșează un răspuns de evitare.” Animalele sunt apoi mai puțin tentate de mirosul bacteriilor patogene. „Am putut arăta că fluturii au ales sursa alimentară cu germeni inofensivi după experiența cu hrana stricată”, adaugă cercetătoarea.
Este posibil ca fluturii flămânzi să fie mai puțin exigenți? Țesutul adipos joacă un rol semnificativ în această schimbare comportamentală învățată. Dar de ce este acest lucru? „Încă nu avem un răspuns definit”, spune Grunwald Kadow. „Cu toate acestea, decizia fluturilor poate fi legată de starea lor nutrițională.” Atunci când animalele flămânzesc, au mai puține celule adipoase. Acestea ar produce astfel mai puțină dopamină atunci când descoperă că bacteriile patogene au fost consumate cu hrana. Poate că animalele flămânde sunt mai dispuse să recurgă la sursele alimentare contaminate. „Aceasta este o ipoteză pe care o investigăm în experimente suplimentare”, explică cercetătoarea.
Rezultatele ar putea fi relevante și pentru oameni, deoarece țesutul adipos din specia noastră produce neurotransmițători care pot acționa asupra creierului nostru și influența apetitul. Cercetătorii presupun în prezent că interacțiunea dintre creier, organe și grăsime nu funcționează corect în tulburările de alimentație, cum ar fi anorexia sau obezitatea. Musca Drosophila permite investigarea unor astfel de ipoteze într-un organism model simplu și înțelegerea mecanismelor subiacente. Această înțelegere ar putea ajuta la influențarea interacțiunii complexe între metabolism, sistemul imunitar și creier în contextul bolii.
