Нейронный переключатель, помогающий червям сохранять прохладу

Понимание того, как организмы чувствуют и справляются с повышением температуры, — ключевой вопрос для выживания видов. Исследователи из группы Касаневьи, используя нематодного червя C. elegans, впервые показали, что хотя эктотермы не могут регулировать температуру тела изнутри, как млекопитающие, они способны централизованно контролировать свою реакцию на тепло.

Повышение температуры проблематично для клеточных мембран, состоящих в основном из липидов. Эти молекулы крайне чувствительны к изменению температуры. Для многоклеточных организмов стоит дополнительный вопрос: как удалённые ткани получают нужный тип липидов для адаптации мембран?

Ранее считалось, что у беспозвоночных, таких как C. elegans, этот процесс контролируется независимо отдельными клетками. Однако команда доктора Оливии Касаневьи показала, что у червей группа нейронов регистрирует внешнюю температуру и координирует перестройку жиров.

Этот процесс — результат консервативного ответа, существующего у всех животных, — теплового шокового ответа. При тепловом стрессе клетки активируют путь Heat Shock Response, в котором сигнальная молекула Heat Shock Factor 1 (HSF-1) быстро индуцирует выработку белков теплового шока (HSPs). HSF-1 также известен как фактор, способствующий долголетию.

В этом исследовании было обнаружено, что в некоторых сенсорных нейронах HSF-1 реагирует на небольшие изменения температуры и посылает сигналы через многоступенчатый ответ в кишечник, где производятся жиры. Используя прозрачность покровов червя, команда визуализировала метаболизм жиров и обнаружила, что HSF-1 необходим и достаточен для координации сложного нейро-гормонального ответа между нейронами, обнаруживающими изменение температуры, и производящими жир клетками кишечника.

«Это первое исследование, показывающее, что эктотермы используют древний клеточный ответ на тепло в качестве термостата для централизованной координации сложных адаптивных реакций на потепление», — сказала доктор Касаневья.

Этот ответ гарантирует, что для ремоделирования мембран по всем тканям организма производится правильный тип жиров, что позволяет червям выживать при повышении температур.

Будущие исследования, направленные на лучшее понимание регуляции состава жиров у беспозвоночных, смогут выявить, была ли аналогичная роль заимствована у млекопитающих, что может быть важно в контексте старения и ожирения у людей.