Макрофаги — сенсоры несбалансированного питания

Диета с высоким содержанием сахара связана с различными метаболическими расстройствами, которые могут оказаться критичными в период развития — в это время организму необходимо координировать рост, созревание и выработку гормонов. Авторы статьи в Current Biology показали, что у дрозофилы ключевую роль в этой координации играют макрофаги, которые замедляют превращение личинки в куколку при избытке сахара в пище.

В норме дрозофилы завершают переход от стадии личинки к стадии куколки примерно за пять суток. У личинок, растущих в условиях 10-кратного избытка сахара (40% сахарозы против 4% в контрольной диете), наблюдалась задержка развития на начальном этапе метаморфоза — они превращались в куколок примерно на 24 часа позднее, чем контрольные. Избыток сахара в пище также привел к уменьшению размеров куколки.

Чтобы выяснить, связана ли задержка развития с недостатком экдизона — гормона, синтезируемого в проторакальной железе (ПЖ) и регулирующего переход от личинки к куколке, — авторы измерили экспрессию ферментов, участвующих в его синтезе. Уровни мРНК neverland (nvl), phantom (phm) и shadow (sad), через 104 часа после откладки яиц, то есть когда у контрольных личинок начиналось окукливание, — были значительно снижены у личинок на диете с избытком сахарозы. 

Ученые также обнаружили, что при повышенном потреблении сахара у личинок было снижено количество макрофагов. Они провели секвенирование РНК этих иммунных клеток, отсортированных методом проточной цитометрии, и обнаружили изменения транскриптома. Внимание авторов привлек секретируемый фактор Dpp — гомолог человеческого костного морфогенного белка BMP2/4. Уже известно, что Dpp модулирует передачу сигнала в ПЖ и подавляет выработку экдизона. Уровни мРНК этого фактора были повышены в макрофагах при высоком содержании сахара в пище.

Истощение Dpp в макрофагах, а также снижение уровня одной из его мишеней — транскрипционного репрессора Brk (он подавляется активностью Dpp) — сокращало задержку развития. Более подробный анализ показал, что выделяемый макрофагами Dpp действует на проторакальную железу, где через рецептор Tkv и фактор транскрипции Mad ингибирует выработку экдизона. 

Таким образом, при избытке сахара в пище переход от стадии личинки к стадии куколки затягивается примерно на сутки, и эта задержка регулируется макрофагами. Авторы предполагают, что реакция иммунных клеток на изменения диеты компенсирует ее негативное воздействие, то есть задержка развития позволяет личинкам дрозофилы набрать нужный вес перед превращением в куколку. 

Плацентарный Igf2 управляет метаболизмом матери у мышей