Гематоэнцефалический барьер управляет поведением муравьёв, регулируя уровень гормонов
Исследователи обнаружили, что гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) у муравьёв-древоточцев активно контролирует поведение, критически важное для функционирования всей колонии. Ключевую роль играет выработка в клетках ГЭБ особого фермента, расщепляющего ювенильный гормон (JH3).
Механизм контроля поведения
- Клетки ГЭБ у муравьёв производят специальную версию фермента ювенильной гормон-эстеразы (Jhe), которая обычно секретируется в гемолимфу.
- Эта версия фермента удерживается внутри клеток ГЭБ, где контролирует количество гормона JH3, попадающего в мозг рабочего муравья.
- Гормон JH3, как известно, стимулирует фуражировку (поиск пищи) у социальных насекомых.
Различия между кастами
Исследование с помощью single-cell RNA sequencing показало, что ген, кодирующий фермент Jhe, активен только в клетках ГЭБ. Уровень его экспрессии резко различается у двух поведенческих каст:
- Фуражиры (ищут пищу)
- Солдаты (защищают гнездо)
Эти различия приводят к разной концентрации гормона JH3 в мозге, что и определяет специализацию.
Экспериментальное подтверждение
- Намеренное изменение уровня фермента Jhe у муравьёв перепрограммировало мозг и сложное поведение, заставляя солдат переключаться на поведение фуражиров.
- Когда учёные заставили клетки ГЭБ у дрозофил экспрессировать муравьиную версию Jhe, у мух наблюдались схожие изменения в пищедобывающем поведении.
Более широкое значение
Анализ данных по эндотелиальным клеткам мышей показал, что клетки ГЭБ у млекопитающих также экспрессируют несколько ферментов, расщепляющих гормоны (включая ферменты, расщепляющие тестостерон), на более высоком уровне, чем другие типы эндотелиальных клеток.
Это указывает, что контроль поступления гормонов в мозг через ГЭБ — функция, распространённая за пределами мира насекомых, и может существовать у других организмов, включая млекопитающих.
Исследование опубликовано в журнале Cell 7 сентября.