Нейроны, которые замедляют нас во время болезни
Когда мы плохо себя чувствуем, мы склонны меньше есть, пить и двигаться. И мы не одиноки — большинство животных сокращают те же три вида активности, борясь с инфекцией.
Новое исследование определило кластер нейронов, контролирующих эти реакции, известные как болезненное поведение. Вызывая иммунный ответ у мышей, исследователи показали, что специфическая популяция клеток в стволе мозга мощно индуцирует три характерных элемента такого поведения. Более того, ингибирование этих нейронов ослабляет каждый из этих поведенческих компонентов. Результаты, опубликованные в Nature, напрямую связывают воспаление с нейронными путями, регулирующими поведение, и дают представление о том, как иммунная система взаимодействует с мозгом.
«Мы все еще в начале пути понимания роли мозга при инфекции, — говорит Джеффри М. Фридман, профессор Рокфеллеровского университета. — Но теперь у нас есть уникальная возможность спросить: как выглядит ваш мозг, когда вы больны?»
Болезненное поведение играет важную роль в выздоровлении животного от инфекции. Предыдущие исследования подтвердили эту теорию, показав, что животные, которых заставляли есть во время болезни, демонстрировали значительно возросшую смертность. «Эти поведенческие изменения во время инфекции действительно важны для выживания», — говорит ведущий автор Аной Иланжес.
Однако до сих пор не было ясно, как мозг координирует это почти универсальное стремление отказаться от еды и свернуться калачиком с началом инфекции. Поэтому Фридман и Иланжес решили картировать области мозга, ответственные за такое поведение у мышей.
Команда начала с воздействия на мышей ЛПС (липополисахарида) — компонента бактериальной клеточной стенки, который активирует иммунную систему и сильно вызывает болезненное поведение. Вскоре после инъекции ЛПС наблюдался всплеск активности в области ствола мозга, известной как дорсальное ядро блуждающего нерва, среди популяции нейронов, экспрессирующих нейропептид ADCYAP1. Чтобы подтвердить, что они нашли нужные клетки мозга, исследователи активировали эти нейроны у здоровых мышей и обнаружили, что животные стали меньше есть, пить и двигаться. Напротив, когда нейроны ADCYAP1 деактивировали, влияние ЛПС на это поведение значительно снижалось.
«Мы не знали, одни и те же или разные нейроны регулируют каждое из этих поведений, — говорит Фридман. — Нас удивило, что, по-видимому, одна нейронная популяция регулирует каждый из этих компонентов реакции на болезнь».
Однако авторы не были полностью удивлены, что эта область ствола мозга участвует в опосредовании болезненного поведения. Дорсальное ядро блуждающего нерва — одно из немногих физиологических «перекрестков» центральной нервной системы, где отсутствие гематоэнцефалического барьера позволяет циркулирующим в крови факторам передавать информацию напрямую в мозг. «Эта область стала своего рода центром тревоги для мозга, передающим информацию о вредных или опасных веществах, которые, как правило, снижают потребление пищи», — объясняет Фридман.
В ближайшие месяцы команда Фридмана в Рокфеллеровском университете намерена использовать эти открытия для своей общей цели — понимания физиологических сигналов и нейронных цепей, регулирующих пищевое поведение. Их особенно интересует, почему даже генетически модифицированные мыши, склонные к прожорливости, тем не менее перестают есть при воздействии бактериальных инфекций.
Тем временем Иланжес планирует исследовать, какую роль в ответе на инфекции играют другие области мозга, расширяя наши знания о роли мозга в этом критическом процессе. «Мы изучили одну область мозга, но есть много других, которые активируются иммунным ответом, — говорит он. — Это открывает дверь для вопроса о том, что мозг делает в целом во время инфекции».