מדענים מגלים כיצד המערכת החיסונית מאותתת למוח להימנע מחיידקים

חוקרים מאוניברסיטת בון ומבית החולים האוניברסיטאי בון חושפים מנגנון חיוני להישרדות

אם בני אדם או בעלי חיים אוכלים משהו שגורם להם להרגיש לא טוב, הם נמנעים לאחר מכן ממקור מזון זה. עד כה, לא היה ברור כיצד בדיוק מתרחשת למידת הימנעות זו. מחקר חדש מראה שתקשורת בין תאי המוח לתאי השומן יכולה למלא כאן תפקיד מכריע.

המשתתפים מאוניברסיטאות בון וטוהוקו (יפן) ומבית החולים האוניברסיטאי בון חשפו את המנגנון שלא היה ידוע קודם לכן בזבוב הפירות תסיסנית. הוא עשוי להתקיים בצורה דומה גם ביונקים ואפילו בבני אדם. התוצאות פורסמו כעת בכתב העת Neuron.

כל מי שאי פעם היה לו קלקול קיבה לאחר שאכל קציצה גרועה יודע עד כמה החוויה הזו יכולה להרתיע אותך. בתוך המחקר, זה מכונה גם "סלידה מותנית מטעם": המוח רושם את התגובה החיסונית לחיידקים ולרעלנים שלהם ומסיק מכך שיש להימנע ממקור המזון בעתיד.

עדיין לא ידוע כיצד גילוי הפתוגנים של מערכת החיסון מוביל לשינוי בהתנהגות. "מכיוון שניתן למצוא הימנעות מלומדת זו ממזון בכל המינים, חקרנו את השאלה הזו בדגם אורגניזם – זבוב הפירות תסיסנית", מסבירה פרופ' ד"ר אילונה גרונוולד קאדו.

בתוך מודל זה, אנו יכולים להבהיר כיצד המוח והגוף מתקשרים זה עם זה כדי לעורר תגובת הימנעות חיונית להישרדות."

ד"ר אילונה גרונוולד קאדו, אוניברסיטת בון

זבובים העדיפו בתחילה מזון מזוהם בחיידקים

Grunwald Kadow עומד בראש המכון לפיזיולוגיה II באוניברסיטת בון ובבית החולים האוניברסיטאי בון. במחקר הנוכחי, קבוצת העבודה שלה משתפת פעולה עם חוקרים מאוניברסיטת טוהוקו ביפן. המשתתפים ביקשו מחיות הניסוי שלהם לבחור בין שני מקורות מזון. אחד מהם היה מזוהם בחיידק הפתוגני Pseudomonas entomophila. השני הכיל זן Pseudomonas לא מזיק. שני מקורות המזון היו זהים לחלוטין.

זבובים שעדיין לא חוו ניסיון רע עם הפתוגן מעדיפים את המזון המזיק כי הם מוצאים את ריחו מושך. "מכיוון שזה מסכן חיים עבור בעלי החיים, תהינו כיצד מתנהגות בעלי חיים שצרכו את החיידקים הללו עם האוכל שלהם", מסביר המדען. הפתוגנים לא נשארו בלתי נתגלו בקרב הזבובים במשך זמן רב: למערכת החיסון המולדת של בעלי החיים יש חיישנים המעוררים אזעקה במקרים כגון זה. "בניסוי שלנו, הופעלו בהם קולטנים המגיבים למרכיבים של דופן התא החיידקי", מסביר עמיתו של גרונוולד קאדאו, יוג'י וואנג. היא ערכה חלק גדול מהניסויים במסגרת עבודת הדוקטורט שלה.

חיישני חיידקים מובילים לשינוי התנהגותי

חיישנים אלו מגיבים בעיקר לזן Pseudomonas המזיק, אך כמעט ולא מגיבים כלל לזן הלא מזיק. רבים מהם יושבים על פני השטח של נוירונים מיוחדים הממוקמים ליד גרונו של הזבוב. באמצעות הענפים שלהם, נוירונים אלה מחוברים לא רק למוחו של הזבוב אלא גם למאגר שומן בראשו של הזבוב. אם הקולטנים מעוררים את האזעקה בנוכחות מיקרואורגניזמים מזיקים, הדבר מוביל לשחרור הנוירוטרנסמיטר אוקטופמין בנוירונים, הקשור קשר הדוק לאדרנלין. זה עובר דרך הענפים הנוירונים אל מאגר השומן.

"האוקטופמין גורם להיווצרות של נוירוטרנסמיטר נוסף, דופמין, בתאי השומן", אומר Grunwald Kadow. "הדופמין, בתורו, מועבר למוחו של הזבוב, שם הוא גורם להפעלה מתמשכת ומוגברת של רשתות עצביות שחשובות ללמידה ומעוררות תגובת הימנעות". לאחר מכן החיות נוטות להירתע מריח של חיידקים פתוגניים. "הצלחנו להראות שהזבובים בחרו במקור המזון עם החיידקים הלא מזיקים בעקבות הניסיון שלהם עם המזון המקולקל", מסביר המדען.

האם זבובים מורעבים הם פחות בררנים?

רקמת השומן מעורבת באופן משמעותי בשינוי ההתנהגותי הנלמד הזה. אבל למה זה כך? "עדיין אין לנו תשובה סופית", אומר Grunwald Kadow, שהוא גם חבר באזור המחקר הטרנס-דיסציפלינרי (TRA) "חיים ובריאות" באוניברסיטת בון. "עם זאת, ייתכן שהחלטת הזבובים קשורה למצב התזונתי שלהם".

כאשר בעלי החיים מורעבים, יש להם פחות תאי שומן. אלה ייצרו פחות דופמין בהתאמה כאשר הם יגלו שחיידקים פתוגניים נצרכו עם המזון. אולי בעלי חיים מורעבים מוכנים יותר לפנות למקורות מזון מזוהמים. "זו השערה שאנו חוקרים כעת בניסויים נוספים", מסביר המדען.

התוצאות עשויות להיות רלוונטיות גם לבני אדם, שכן רקמת השומן במין שלנו מייצרת גם נוירוטרנסמיטורים שיכולים לפעול על המוח שלנו ולהשפיע על התיאבון שלנו. חוקרים מניחים כיום שהאינטראקציה בין המוח, האיברים והשומן אינה מתפקדת כראוי בהפרעות אכילה כמו אנורקסיה או השמנת יתר. זבוב הפירות תסיסנית מאפשרת לחקור השערות כגון זו באורגניזם פשוט ולהבין את המנגנונים הבסיסיים. הבנה זו יכולה לעזור להשפיע על האינטראקציה המורכבת בין חילוף החומרים, המערכת החיסונית והמוח בהקשר של מחלה.