Биологи из американского университета Джона Хопкинса обнаружили в мозге дрозофилы специфические дофаминовые нейроны, которые отвечают за пищевое поведение, связанное с потребностью организма в белковой пище. При длительном белковом голодании дендритные ветви таких нейронов подвергаются пластическим изменениям. Их работа, во-первых, снижает ощущение потребности в сахаре, а во-вторых, повышает ощущение потребности в белке. Исследование опубликовано в Neuroscience.

Питание связано не только с потребностью в источнике энергии, но и с потребностью в определенных соединениях, которые организм не способен синтезировать самостоятельно. Помимо сахара, организму дрозофилы также необходима и белковая пища, которую они в лабораторных условиях получают из дрожжей. Особенно важно это в периоды роста и после спаривания, для того, чтобы вырастить потомство. В такие моменты дрозофилы часто поедают дрожжи, и это натолкнуло исследователей на мысль, что такой процесс должен регулироваться на нейронном уровне.

Для того, чтобы определить, какие именно нейроны отвечают за переключение пищевого поведения, ученые последовательно выключали разные группы нейронов в мозге дрозофил, и смотрели, как меняется их потребность в дрожжах при недостаточности белка в организме. Выяснилось, что с белковым голоданием связаны дофаминовые нейроны из задней медиальной протоцеребральной группы (PPM 2), которые реагировали на дрожжевое голодание повышением уровня ионов кальция и четырехкратным увеличением потенциала действия. Они получили название DA-WED. При длительном белковом голодании они подвергаются пластическим изменениям — соответствующие дендритные ветви у них временно удлинняются. Ученые отмечают это с удивлением, поскольку обычно такая пластичность характерна для постсинаптических нейронов, а не пресинаптических. Наибольшее влияние оказывала на них аминокислота глутамин — именно она, по-видимому, служит для них основным сигнальным фактором.

Выяснилось также, что при белковом голодании DA-WED воздействуют на рецепторы DopR2 и DopR1, которые ответственны за ощущение потребности в сахаре, снижая эффект их действия. Передача сигнала осуществлялась через нейроны, получившие название FB-LAL. Мухи, которые одновременно нуждались и в сахаре, и в белке, подавляли ощущение сахарного голода, предпочитая вначале утолить белковый.

Дрозофилы являются удобным модельным организмом для изучения пищевого поведения и соответствующих физиологических его аспектов. Недавно мы рассказывали о гормональном подавлении аппетита у этих насекомых. Ученые отмечают, что изучение разных типов голоданий, которые заставляют организм стремиться к той или иной пище, может стать важным аспектом исследования проблем ожирения.