MIT разкри молекули, чрез които чревните неврони „надушват“ бактерии

Учени от Института "Пикауър" за обучение и памет към MIT идентифицират с висока точност молекулите, които позволяват на чревните неврони да различават полезни от вредни бактерии, като описват химическия диалог между микробите и нервната система, който вероятно се е запазил и при хората. Резултатите, публикувани в априлския брой на списание "Current Biology" за 2026 г., дават механистична основа за разбиране как чревните бактерии влияят върху мозъчните функции и поведението.

Полизахаридите като бактериални сигнатури

Екипът, ръководен от постдокторанта Каси Естрeм и доцента Стивън Флавел, се фокусира върху нематодата C. elegans – миниатюрен прозрачен червей, който се храни само с бактерии, за да установи какво точно "засичат" чревните неврони при контакт с микробите. Изследователите излагат червеите на въздействието на 20 различни бактериални вида, след което поетапно разграждат бактериите до техните химични компоненти.

Постепенно ДНК, липидите, протеините и простите захари са изключени като възможни сигнали. Оказва се, че именно полизахаридите – сложни захарни структури, които покриват повърхността на бактериите – активират ключовия чревен неврон NSM. При грам-положителните бактерии особено силен активатор е пептидогликанът – основен елемент от клетъчната им стена. Когато NSM разпознава тези молекули чрез киселинно чувствителни йонни канали (ASIC), той освобождава серотонин, който ускорява храненето на червея и забавя движението му, така че той да остане на място и да продължи да се храни.

Когато генетично се изключват ASIC каналите, изчезват както невронният отговор, така и наблюдаваните поведенчески промени, което потвърждава централната роля на тези канали във веригата от сигнализирането за наличие на бактерии до оформянето на поведението.

Вграден сигнал за опасност

Екипът открива и своеобразен молекулярен "червен флаг". Патогенът Serratia marcescens съществува в две форми – пигментирана и непигментирана. Пигментираните щамове, които синтезират съединение, наречено продигиозин, се оказват значително по-смъртоносни за червеите. В присъствието на продигиозин невронът NSM не се активира и червеите спират да се хранят.

Когато продигиозин се добавя към бактерии, които по принцип привличат червеите, типичният отговор на NSM се потиска – това показва, че животното е развило химическа система за ранно предупреждение спрямо специфичен молекулярен сигнал за опасност.

Какво означава това за човешкото здраве

"В нашето тяло бактериалните клетки са повече от собствените клетки на организма. Все повече данни показват, че това има дълбоко отражение върху човешкото здраве", казва Флавел. Според него ASIC каналите, описани в това изследване, са аналогични на каналите, открити в човешки неврони, което подсказва, че подобни пътища за сигнализация между червата и мозъка могат да действат при различни видове.

Чревният микробиом при хората се свързва с депресия и болестта на Паркинсон, но конкретните механизми зад тези връзки все още са слабо изяснени. Флавел подчертава, че идентифицирането на точни молекулярни механизми може да подпомогне разработването на терапевтични лекарства или добавки, които влияят на взаимодействието между бактериите и нервната система.

"Няма причина да смятаме, че тези пътища се ограничават само до C. elegans", отбелязва той. "Молекулните участници, които идентифицирахме, се срещат при много видове, включително при бозайниците".