A szerotonin neuronok egy csoportjának aktivitása a Drosophila-t az élelmiszer elnyelésére indukálja • Svetlana Yastrebova • Tudományos hírek a "Elemekről" • Neurobiológia

A szerotonin neuronok egy csoportjának aktivitása a Drosophila-t arra készteti, hogy felszívja az ételt.

Ábra. 1. Gyümölcslégy Drosophila melanogaster. Fotók a theflybrary.com oldalról

A felnőtt gyümölcsperemek, gyümölcslék, egy idegsejtcsoportot fedeztek fel, amelynek aktiválása éhségérzethez vezet. Ha mesterséges eszközökkel kényszerítik ezeket az idegsejteket arra, hogy jeleket küldjenek, akkor még a jól táplált Drosophila-t is újra táplálják, de csak akkor, ha az előttük áll, az ilyen legyek nem kezdik keresni az ételt. E sejtek aktiválása során a Drosophila előnyben részesíti az energia-gazdag ételeket. A talált csoport neuronjai főként szerotonint bocsátanak ki, és befolyásolják az agy Drosophila legtöbb része munkáját.

Drosophila (Drosophila melanogaster) – a biológusok egyik legkedveltebb tárgya. Ez a kis légy sokszorozódik gyorsan, könnyű betáplálni, nem igényel sok helyet a karbantartáshoz. A Drosophila genetikája nagyon jól ismert, mivel csak 4 pár kromoszómája van. Az idegrendszerét is jól tanulmányozták. A Drosophila kb. 150 ezer idegsejtet tartalmaz, és másodszor lehet a körömférgek után. Caenorhabditis elegans egy olyan szervezet, amelyre az összes idegsejt összes kapcsolódását megalapozzák – vagyis egy teljes kapcsolatot írnak le. (Do C. elegans, amelynek kapcsolatát 1986-ban visszafejtették, csak 302 neuron volt.) A Drosophila kapcsolaton végzett munka már folyamatban van, de mostanáig az egyes neuronok kapcsolatát nem derül fény, érdemes meghatározniMit csinálnak a kis idegrendszer sejtjei?

Miért kell egy rovar agyát tanulmányozni (lásd a Virtual Fly Brain projektet), mi köze van az emberhez? Természetesen sok különbség van emlős és idegrendszer idegrendszere között. Mindazonáltal a központi idegrendszer működése sok szempontból ugyanaz. A Drosophila és általában a rovarok az emberi agy egyes részeinek funkcionális analógjai. Például az analógok egyike a Drosophila agyában egy gombatest. Agykéregünkhöz hasonlóan a gombatestek több sejtrétegből állnak, és információt kapnak az érzékszervektől; feldolgozzák ezt az információt és építenek szövetséget a kapott adatok alapján.

Az emlős agyterület egy másik repülési analógját egy új, Jelenlegi biológia (2. A Drosophila-ban talált neuronok csoportja funkcionálisan hasonlít az emlősök hypothalamusának éhségközpontjához. Nyilvánvalóan jól táplált legyek, amelyek aktiválják a talált csoport sejtjeit, újra elkezdték felszívni az ételt. A talált sejtek szerotonin termelést eredményeznek.

Ábra. 2. Agy Drosophila. Az éhségérzetért felelős szerotonerg sejtek kiemelték zöld. Kép a cikkből a vita során Jelenlegi biológia

Viszonylag egyszerű organizmusokban, amelyek idegrendszerrel rendelkeznek, gyakran elkülöníthetők a komplex viselkedésformákért felelős neuronok: a veszély elkerülése, szexuális partner keresése, élelemkeresés stb. Az ilyen sejteket parancsnémonoknak nevezik (lásd Pavel Balaban "Team Neuronok" előadását). , valamint idézőjelek). Gyakran nagyobbak, mint a többiek, és sok elágazási folyamatuk van, amelyek közül néhány véget ér az idegrendszer legtávolabbi pontjaiban. Ennek megfelelően a parancs neuronok szinte mindenhol jeleket kapnak (és szinte mindenütt elküldtek). Ezeket a jeleket feldolgozzák, és eldöntik, hogy komplex viselkedési programot indítanak-e például, hogy egy kagylót kényszerítsenek arra, hogy lenyomják a lábat a mosogatóba, ha valami megérinti a kényes köpenyét.

Végül is, az élet minden tagja észrevette, hogy egy csiga teljesen elrejtheti a mosogatót, vagy csak kissé vágja le a lábát. A viselkedési reakciók ereje, valamint a parancsnémonok aktivitása ellenőrizhető. Ezt rendszerint szerotonin (szerotonerg) termelő sejtek végzik.A Drosophila-ban talált neuronok csak ilyenek moduláló sejtek. Hosszú folyamatokkal is rendelkeznek, amelyek kiterjednek az egész elülső látószögre, és tevékenységük mértékétől függően a légy többé-kevésbé eszik.

Azt kell mondanom, hogy az éhségérzés csak a gyümölcslábúak étkezési viselkedésének egyike. Alatt, a tárgyalt cikkben az élelmiszer eszik jelentése. És a legyek kereshetnek ételt, többé-kevésbé ízletesek, esznek vagy nem egy bizonyos helyzetben (függetlenül az éhség érzésétől) stb. Mindez különálló folyamatoknak számít, amelyek nem mindig függenek egymástól. Általában a neuronok különböző csoportjai felelősek ezekért a folyamatokért. Ismeretes volt, hogy a Drosophila (B. Al-Anzi és munkatársai, 2010) szabályozza a gyümölcsöt. A Pathway és annak neuronjai szabályozzák az étkezést Drosophila), mely sejtek felelősek az ízlés megkülönböztetéséért (Ch. Melcher, M. Pankratz, 2005. A jelölt gasztronómiai interneuronok moduláló táplálkozási viselkedés a Drosophila agyban), de nem tudtuk pontosan, mely sejtek adják a légyet.

Hogyan tudták meg a tudósok, hogy mely sejteket találták? Mivel általában a fiziológiában történik, egy szerv vagy sejt funkciójának meghatározása érdekében le kell bontani őket, és meg kell vizsgálni, hogy milyen változások vannak. De nyilvánvaló, hogy ha az éhséget okozó neuronok véglegesen ki vannak kapcsolva, akkor a légy meghal.A második lehetőség is lehetséges: lehet, hogy több rendszer biztosítja az éhség érzését, és egy idő után a Drosophila agya alkalmazkodik a munkához, hogy a sejtek ki vannak kapcsolva. Ezért bármely struktúra funkciójának tanulmányozása jobban megfelel ideiglenes munkájának megsértése. A vizsgált munka esetében ideiglenes zavart és a sejtek ideiglenes aktiválását használták. Először a thermoaktivált ioncsatornák génjeit, a sejtmembránokban lévő fehérje pórusokat, amelyek lehetővé teszik vagy meg nem engedik a töltött részecskéket a hőmérséklet függvényében, bevezetik a neuronokba. Ebben az esetben a csatornák kationosak: pozitív töltésű ionok áthaladtak (például Na+). Ebben az esetben az ionok átadása csak egy bizonyos érték fölött volt – + 32 ° C.

Amikor a legyeket +32 ° C-os, üres csövekből átvittük, hogy kémleljük a csöveket + 32 ° C-ra fűtött ételekkel, a fent említett csatornák elkezdtek működni. A kationok bejutottak az idegsejtek belsejébe és depolarizációt okoztak – a membránpotenciál növekedése, aminek következtében a sejtet könnyebben aktiválta. Az immunhisztokémiai módszerekkel létrehozott aktivált idegsejtekből izolált szerotonin és az elfogyasztott táplálék mennyiségét a légy hasüregének mérésével detektáltuk (3.Kiderült, hogy még azokat a rovarokat is, amelyeket korábban a kísérlet előtt tápláltak, ettek, mintha nagyon éhesek lennének.

Ábra. 3. A legyek által fogyasztott élelmiszer mennyiségének vizuális értékelése. Az étel kék színű volt, hogy látható legyen a rovar hasüreg felszínén. Balról jobbra: az inaktív "éhség neuronjai", az éhes repülni az inaktív "éhség neuronjain", az aktív "éhség idegsejtjein". Kép a cikkből a vita során Jelenlegi biológia

Az elfogyasztott élelmiszer tisztán vizuális értékelésén túl a tudósok megfigyelték a képzeletbeli éhes legyek viselkedését. Kiderült, hogy a jól táplált legyek aktivált "éhség neuronokkal" képesek emlékezni egy új, táplált kondicionált reflexre. A lényege ugyanaz volt, mint az IP Pavlov kísérleteivel egy kutyával és egy villanykörteivel, melyet mindenki ismeri az iskolai biológiában. A legyek meg kellett tanulniuk megkülönböztetni a két szagot. A szagok megjelenése után a rovarok cukorszirupot kaptak, és egy másik illat megjelenése után semmi sem kapott. Általában a jól táplált állatok rendkívül nehéz tanítani, hogy megkülönböztessék a szagokat a másiktól, mert nem érdekli a jutalom – cukorszirup.

Ezeket a kísérletsorozatokat követően a kutatók ezzel ellentétesen fordultak elő: az "éhség neuronjai" jelek továbbítását egy másik molekula segítségével, amely szintén termikusan aktiválódott. Ezt jól végeztük a legyek képzése során a fent leírt, feltételezett kondicionált reflexen. Ennek eredményeképpen a képzés lelassult, és az összes legyek, még az éhesek is kevesebbet ettek, de nem ettek teljesen. Ez azt jelenti, hogy vannak olyan idegsejtcsoportok is, amelyek aktivitása a lélegzést az élelmiszer elnyelésére indukálja, de munkájuk mechanizmusa még nem ismert.

Végül a tudósok kimutatták, hogy az aktivált "éhség neuronjai" gyümölcsözik az energiaigényesebb élelmiszereket. A legyek kétféle megoldást kaptak különböző glükóz-sztereoizomerekkel. Ezeknek az anyagoknak a kémiai szerkezete és íze nem különbözik egymástól, azonban az élő szervezetek csak egyikükből képesek energiát kapni – D-glükóz. Az ő megoldása az aktív "éhség neuronok" által kedvelt legyek. Minél hosszabb ideig éri az éhínség a rovar, vagy annál hosszabb a sejtjei, amelyek felelősek az éhségérzetért, annál erőteljesebben fejezik ki ezt a preferenciát.

Szóval, mit tanultak a leírt kísérletek során? Először is, egy felnőtt Drosophila agyában van egy kis számú sejt, amely az éhség megnyilvánulásáért felelős.(A gyomormarikák lárváiban már megtalálhatók a sejtek, amelyek felelősek a táplálkozási viselkedésért is, de munkájuk mechanizmusa teljesen más: inzulinra és nem szerotoninra reagálnak, lásd: X. Zhao, A. Campos, 2012. Inzulin jelátvitel A gombás test neuronjai a Drosophila lárvák táplálási viselkedését szabályozzák.) Másodszor, felismerhető volt, hogy melyik neurotranszmitter felelős a reakció evés: ez a szerotonin. Most könnyebb lesz a kutatók számára megérteni, hogy az ilyen összetett viselkedések, mint az élelmiszerek rendelkezésre állnak és szabályozottak.

Forrás: Stephanie D. Albin, Karla R. Kaun, Jon-Michael Knapp, Phuong Chung, Ulrike Heberlein, Julie H. Simpson. A szerotoninerg idegsejtek részhalmaza felnőttkori Drosophila éhséget hoz létre // Jelenlegi biológia, 2015. V. 25. P. 1-6.

Svetlana Yastrebova


Like this post? Please share to your friends:
Vélemény, hozzászólás?

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: