Раскрыт механизм влияния кишечных бактерий на поведение
Кишечные бактерии влияют на социальное поведение, выяснили нейробиологи в экспериментах на мышах. Причем довольно замысловатым путем — они вырабатывают «запах мужественности», который в зависимости от уровня тестостерона влияет на выстраивание социальной иерархии.
Результаты исследования опубликованы в журнале Current Biology. Его авторы подчеркивают, что схожие механизмы у человека остаются сугубо гипотетическими, однако обонятельный рецептор, настроенный на «аромат альфа-самца», у нас сохранился.
«За последние 20 лет все больше ученых признают, что микробы в кишечнике оказывают глубокое влияние на поведение и физиологию. Они производят биологически активные вещества, которые влияют на работу многих систем организма, включая иммунитет, и даже могут проникать через гематоэнцефалический барьер, воздействуя на поведение. Кроме того, эти вещества способны влиять на социальное поведение через обоняние. Многие виды используют микробные метаболиты в социальной коммуникации, но наше исследование впервые раскрывает лежащий в основе этого механизм», — говорит профессор Томас Бозза из Северо-Западного университета, руководивший исследованием.
Объектом изучения исследователей стал триметиламин (ТМА). Это соединение с запахом тухлой рыбы образуется в результате жизнедеятельности кишечного микробиома из продуктов, богатых холином — например, яиц или мяса. Печень преобразует его в непахучий метаболит. Однако у взрослых самцов мышей тестостерон подавляет активность соответствующего печеночного фермента, и ТМА выделяется с мочой.
Запах мужественности
«Похоже, мыши воспринимают ТМА как специфический мужской запах. Но мы не были до конца уверены, какую функцию он выполняет. Ранее ни с этим веществом, ни с его рецептором не связывали никакого социального поведения», — объясняет нейробиолог.
Ученые провели визуализацию обонятельной луковицы мозга мышей, чтобы понять, какие нейроны реагируют на ТМА. Особое внимание уделили рецепторам, ассоциированным с биогенными аминами (TAAR) — небольшому семейству обонятельных детекторов, которые особенно чувствительны к резко пахнущим молекулам. Из 14 рецепторов TAAR самым чувствительным оказался TAAR5 — именно он обладает сродством к ТМА и играет центральную роль в его распознавании.
Когда мыши чувствуют этот запах, их поведение меняется. Доминантные особи инициируют драки, а подчиненные принимают оборонительные позы — иными словами, выстраивают социальную иерархию. Отключение рецептора стирает эти различия: взаимодействие между животными сохраняется, но их поведение становится более симметричным. Без этого сигнала для формирования четких отношений «вожак — подчиненный» нужно больше времени.
«Иерархия в конечном счете выстраивается, но она становится менее стабильной, — констатирует Бозза. — Животные не осознают свое место в группе и, по сути, не считывают социальные сигналы. Это меняет динамику внутри сообщества».
Для проверки своих находок исследователи заблокировали выработку ТМА кишечными бактериями — и агрессия снизилась. А когда они восстановили уровень этого вещества, агрессивное поведение вернулось. В другом эксперименте ученые нанесли ТМА на молодых мышей, которые обычно не проявляют агрессии. Взрослые особи в ответ начали кусать их и вступать в драки — то есть обращаться с молодыми как с соперниками.
Таким образом, раскрыта полная цепочка: от кишечных микробов до поведения через обоняние. Бактерии производят ТМА, нос улавливает его через рецептор TAAR5, и этот сигнал помогает определить место в стае.
«Мы видим — по крайней мере, у мышей — что микробиом управляет социальным поведением через сенсорную систему. Это первый случай, когда нам известно и само химическое вещество, и его рецептор, и задействованные нейронные пути», — подчеркивает профессор.
А что у людей?
По его словам, эти результаты заставляют иначе взглянуть на человеческое обоняние и его связь с микробиомом.
«У человека сохранилось шесть функциональных рецепторов TAAR. Единственный, который, как мы точно знаем, экспрессируется в обонятельной системе, — это TAAR5, тот самый рецептор ТМА. Вряд ли мы воспринимаем ТМА как сигнал агрессии, но должна же быть причина, по которой этот рецептор сохранился. Это прекрасный пример того, как обонятельная система настроилась на молекулы, производимые микробами, с которыми мы разделяем окружающую среду», — заключил исследователь.
