Защитный механизм, позволяющий плодовым мушкам откладывать меньше яиц в ответ на бактериальную инфекцию, объясняется в исследовании, опубликованном в журнале eLife.
Выводы представляют собой случай «поведенческого иммунитета» в ответ на бактериальную инфекцию: в дополнение к запуску обычного антибактериального оружия плодовые мушки используют сигнальные пути нервных клеток, чтобы уменьшить воздействие инфекции на их потомство и окружающую среду.
Широко известно, что все живые организмы адаптируют свое поведение в ответ на инфекцию, но механизмы, лежащие в основе этого, менее понятны. Недавние исследования плодовых мушек начали раскрывать это поведение, показывая, например, что мухи могут избегать зараженной пищи, ощущая запах, испускаемый опасными бактериями. Профессор Жюльен Руайе, руководитель группы в Экс-Марсельском университете, Франция, решил продолжить изучение этого явления у плодовой мушки, изучив другое защитное поведение: откладывание меньшего количества яиц.
После бактериальной инфекции плодовых мушек Ройе и его команда заметили сильное, но временное снижение активности их яйцекладки. «Увидев это сокращение, мы решили найти сигнал, вызвавший его», - вспоминает Ройе. «Мы знаем, что пептидогликан, компонент клеточной стенки бактерий, активирует путь NF-kB, который контролирует иммунный ответ у плодовой мушки. Однако мы были удивлены, увидев, что инъекция очищенного пептидогликана мухам также влияет на яйцекладку., предполагая, что один и тот же бактериальный компонент регулирует как иммунные, так и поведенческие реакции на бактерии."
Показав, что пептидогликан также активирует путь NF-kB для контроля яйцекладки, команда исследователей решила понять, как именно изменилась яйцекладка. Они обнаружили, что у зараженных мух в яичниках в три раза больше созревших яиц, чем у неинфицированных мух. Поскольку откладка яиц возобновляется через 24 часа, команда пришла к выводу, что инфекция временно блокирует выход яиц в яйцевод и что что-то тщательно контролирует этот процесс, чтобы гарантировать, что нормальная откладка яиц продолжится после того, как угроза заражения минует.
«Поскольку поведение мух, откладывающих яйца, контролируется сложной нейронной сетью, одна из возможностей заключалась в том, что пептидогликан действует непосредственно на эту сеть», - объясняет ведущий автор К. Леопольд Курц, научный сотрудник Экс-Марсельского университета. «Мы проверили эту гипотезу, используя различных мутантов, и неожиданно обнаружили, что пептидогликан действительно ощущается нейронами».
Следующим шагом было определение подкласса нейронов, на которые действует пептидогликан, регулирующий откладывание яиц. Команда изучила других мух-мутантов и увидела, что нейроны, вырабатывающие октопамин - ключевой нейротрансмиттер, участвующий в овуляции, - это те самые нейроны, которые чувствуют пептидогликан..
«В совокупности наши результаты показывают, что бактериальная инфекция регулирует овуляцию, влияя на октопаминергический сигнальный путь в нейронах посредством активации пути NF-kB», - говорит Ройет. «Будущей задачей будет проверить, происходит ли этот NF-kB-зависимый ответ на пептидогликан после инфекции в нейронах высших организмов и напрямую влияет на поведение животных».