Исследование влияния питательных веществ на развитие нейронов у плодовых мушек

Питание, как важная часть физиологического состояния организма, влияет на все этапы жизни. Нейронное развитие, включая рост дендритов и аксонов, известно как метаболически затратный процесс, но мало известно о том, как конкретные питательные вещества влияют на развитие нейронов.

Исследователи из Высшей школы биологических исследований Университета Киото обнаружили, что регуляторные механизмы зависимого от питания нейронного развития можно изучить на молекулярном уровне с помощью подходящих моделей. Их исследование опубликовано в журнале eLife.

«Одной из таких моделей является нейрон C4da (класс IV дендритного ветвления) у личинок плодовых мушек», — говорит ведущий автор Юкако Хаттори.

Дендриты нейронов C4da, расположенные между эпидермисом и мышцами стенки тела, воспринимают вредные тепловые, механические и световые раздражители, передавая информацию в центральную нервную систему для запуска защитного поведения.

«Рост этих дендритов контролируется средой неожиданным образом и становится более сложным. А именно, бедная, низкодрожжевая диета вызывает гиперветвление дендритов», — добавляет первый автор Ясутэцу Канаока.

После систематического поиска ключевых питательных веществ команда обнаружила, что фенотип гиперветвления вызван не низкой концентрацией аминокислот (типичных дрожжевых питательных веществ), а одновременным дефицитом витаминов, ионов металлов и холестерина.

Этот дефицит увеличивает выработку сигнальных молекул Wingless из мышц стенки тела. После того как Wingless воспринимается нейронами C4da, он активирует белок Akt, который способствует сложному ветвлению дендритов.

«Хотя этот избыточный рост нейронов C4da в условиях бедной питательными веществами среды противоречит интуиции, мы были еще более заинтригованы тем, что эти нейроны становятся менее чувствительными к вредным световым раздражителям», — отмечает Тадаси Уэмура.

«Наше исследование поднимает возможность того, что зависимое от питания развитие соматосенсорных нейронов играет роль в оптимизации компромисса между поиском высокопитательной пищи и избеганием вредных угроз окружающей среды».

Используя системы нокдауна, специфичные для типа клеток (установленный метод подавления специфических функций генов в клеточно-специфичной манере), команда идентифицировала межорганную сигнализацию, регулирующую фенотип гиперветвления.

«Сосредоточившись на механизме, с помощью которого информация о питании передается от кишечника к мышце, мы можем раскрыть молекулярную тайну, связывающую пищу и здоровье».