Бактерии кишечника регулируют аппетит и температуру тела через рецептор Nod2

Кишечная микробиота взаимодействует с мозгом через различные метаболические пути. При этом микроорганизмы могут как улучшать наше самочувствие, так и способствовать развитию некоторых заболеваний. Очень важно понимать механизмы и способы этого взаимодействия, чтобы контролировать его.

Исследователи из Франции сосредоточились на рецепторе Nod2, который находится внутри иммунных клеток. Он воспринимает сигналы патогенов и других чужеродных агентов. У бактерий тоже есть такие сигнальные молекулы — муропептиды, компоненты их клеточной стенки.

Ранее было установлено, что варианты гена, кодирующего рецептор Nod2, связаны с расстройствами пищеварения (в том числе с болезнью Крона), а также с неврологическими заболеваниями и расстройствами настроения. Ученые предположили, что аналогичные рецепторы могут быть найдены и в клетках мозга, и через них бактерии кишечника могут передавать мозгу сигналы.

Используя методы визуализации, ученые заметили, что рецептор Nod2 экспрессируется в нейронах гипоталамуса мыши — области мозга, которая участвует в регуляции обмена веществ, голода, аппетита, памяти, эмоций и многого другого. Благодаря этим рецепторам нейроны гипоталамуса воспринимают бактериальные муропептиды, при этом активность нейронов снижается. Авторы подчеркивают, что нейронам не нужны посредники в виде иммунных клеток, чтобы воспринимать бактериальные белки.

«Удивительно обнаружить, что бактериальные фрагменты действуют напрямую на такие стратегические центры мозга, как гипоталамус, который контролирует жизненно важные функции, такие как температура тела, размножение, голод и жажда», — сказал один из авторов работы Пьер-Мари Ледо, руководитель отдела восприятия и памяти Института Пастера.

Исследователи провели ряд экспериментов на мышах. Одной группе заблокировали синтез Nod2 — с возрастом такие животные набирали лишний вес, а у некоторых развился диабет 2 типа, в первую очередь это касалось самок. Ученые предположили, что во время еды выделяется большее количество бактериальных мурапептидов, ведь мы кормим не только себя, но и свою микробиоту, и она начинает активнее размножаться. Но у мышей без Nod2 эти муропептиды не улавливаются, и мозг не узнает о насыщении.

Судя по всему, Nod2 влияет не только на пищеварение. У пожилых самок мышей, в ГАМКергических нейронах которых не экспрессируется Nod2, температура тела была выше, чем у контролей. Кроме того, они тратили в три раза меньше времени на строительство норы, в которой можно согреться.

Вторую группу мышей исследователи кормили мечеными муропептидами. Уже через час следы муропептидов обнаруживались в мозге мышей. То есть Nod2 действительно есть в мозге животных, и муропептиды из кишечника достигают его за несколько часов.

Получается, что структурные компоненты бактериальной микробиоты могут напрямую восприниматься нейронами мозга и влиять на регуляцию пищевого поведения и температуры тела. Дальнейшие исследования могут привести к новым подходам к терапии метаболических расстройств, таких как диабет и ожирение.