При поглощении пищи и воды стимулируются сенсорные системы в ротоглоточной и желудочно-кишечной областях перед всасыванием. Эти сенсорные сигналы регулируют нейронные цепи, отвечающие за аппетит. Появляющиеся данные свидетельствуют о том, что при приеме воды появляется осмотическое давление в кишечнике, поэтому нейроны, отвечающие за чувство жажды, быстро затормаживаются. Этому процессу посвящена подробная статья, опубликованная в журнале Nature.
Лаборатория биолога Калтеха Юки Ока изучала передачу сигналов осмоляльности, регулирующих жажду, от кишечника в мозг. И теперь его команда обнаружила основной сенсорный путь, который стал промежуточным звеном между этими двумя процессами. Ученые исследовали систему воротной вены, проходящей через кишечник. Она отвечает за «доставку» большинства питательных веществ из кишечника в печень.
Существуют два основных сенсорных пути от кишечника до мозга: спинальный (ганглии задних корешков спинного мозга) и вагусный пути (блуждающий нерв, 10-я пара черепно-мозговых нервов). В исследовании использовались оптическое и электрическое регистрирование в сочетании с генетическими подходами для визуализации ответов осмоляльности от сенсорных ганглиозных нейронов. Применили генетически модифицированных мышей для визуализации активации нейронов в этих двух путях. Затем систематически отслеживались нейроны ганглиев задних корешков спинного мозга и блуждающего нерва в ответ на попадание в кишечник воды, соли или сахара, которые имитируют нормальный прием питательных веществ.
В результате исследователи выявили, что вагусные нейроны сильно активируются при изменениях осмоляльности в кишечнике. По сути определенные разновидности нейронов активировались в ответ на различные жидкости.
Кроме того, ученые определили, что блуждающие нервы, иннервирующие систему воротной вены, несут сигналы осмоляльности. Если повредить ветвь блуждающего нерва, то они не могли реагировать на изменения осмоляльности.
Команда также исследовала, ощущают ли блуждающие нервы напрямую или опосредованно изменения осмоляльности в кишечнике. Авторы работы установили, что в ответ на изменения осмоляльности в кишечнике в воротную вену секретируется вазоактивный кишечный пептид. Далее активируется блуждающий нерв в области системы воротной вены.
Все это объясняет, как кишечник преобразует физические изменения осмоляльности в гормональные сигналы, которые отвечают за изменения осмоляльности и за удовлетворение чувства жажды.
Текст: Лена Моргун
Sensory representation and detection mechanisms of gut osmolality change by Takako Ichiki, Tongtong Wang, et al. in Nature. Published January 2022.https://doi.org/10.1038/s41586-021-04359-5
