биомолекула.ру. Взгляд изнутри.
 

Логин:
Пароль:


Мухи «под мухой»

[24 декабря, 2009 г.]

Алкоголизм — явление, характерное не только для людей, но и для многих животных, — имеет разветвлённые генетические, культурные, социальные и психологические корни. Учитывая опасность, которую он представляет не только для конкретного индивида, но и для общества, это пристрастие изучают с применением серьёзных научных подходов, включая моделирование пограничных состояний на животных (что позволяет сосредоточиться на генетике и физиологии, отбросив человеческий фактор). Учёные из США исследовали эффект привыкания к алкоголю на плодовых мушках, со всей строгостью продемонстрировав, что насекомых привлекает не только сенсорный опыт или калории, которыми «богат» этанол, — оказывается, у мух развивается алкогольная зависимость, во многих отношениях очень напоминающая алкоголизм у человека.

Вы, конечно, спросите: а дальше, Веничка, а дальше — что ты пил? Да я и сам путем не знаю, что я пил. Помню — это я отчетливо помню — на улице Чехова я выпил два стакана охотничьей. Но ведь не мог я пересечь Садовое кольцо, ничего не выпив? Не мог. Значит, я еще чего-то пил.

В. Ерофеев, «Москва-Петушки».

Уже ни для кого не является секретом, что поведение человека, его привычки и базовые черты личности как целого в определённой степени находятся под контролем наследственности. Совершенно конкретные мутации во вполне определённых белкáх (например, участвующих в метаболизме дофамина в мозгу) могут закладывать предрасположенность индивидуума к тем или иным психологическим личностным качествам (см., например, «Слово о генетике поведения» [1]).

Одними из первых таких качеств, генетические аспекты которых активно исследуются учёными, являются вредные привычки, — в частности, пристрастие к алкоголю и табакокурению. Бессмысленно и безответственно заявлять, что, раз «такая уж наследственность», ничего не поделаешь, однако для борьбы с упомянутыми пороками совершенно необходимо знать, какие их стороны всё же заданы наследственностью, а что остается на совести самих «потерпевших» (то есть, зависит больше от психологических или социальных факторов). В частности, уже описаны генетические особенности, связанные с вероятностью развития алкоголизма у людей и определяющие величину эффекта спиртных напитков на мозг [2]. Изучены также физико-химические и биохимические факторы действия алкоголя (например, идентифицирован сайт связывания молекул спирта в одном из калиевых каналов мембран клеток мозга [3]).

В беспристрастных научных исследованиях всегда есть необходимость выделять «действующие начала» в чистом виде, но если речь идёт о человеческих вредных привычках, часто почти нереально отделить наследственную предрасположенность и биохимию от психологии. В связи с этим возникает необходимость в «животных моделях» для изучения интересующих эффектов без сложной социальной и психологической подоплёки (хотя и тут всегда стоит вопрос адекватности такой модели).

Учёные из лаборатории Ульрики Хэберлейн (Ulrike Heberlein) в Университете Калифорнии (США) предложили новую модель привыкания к алкоголю на примере плодовой мушки (Drosophila melanogaster), молекулярная биология и эмбриология которой изучены «вдоль и поперёк». (Лаборатория Хэберлейн специализируется на «дрозофилиных» моделях пристрастия к наркотикам.) В экспериментах изучали «индекс предпочтения» алкоголя у мух, помещённых в пробирку, в пробке которой вертикально располагались четыре капилляра с жидкой пищей, в двух из которых было «безалкогольное» питание, а двух других — содержащее этанол [4]. Количество съеденного определяли по снижению менисков в капиллярах, а «индекс предпочтения» рассчитывали по отношению разницы поглощённой пищи с этанолом и без него к общему количеству потреблённого корма (рис. 1а).

Рисунок 1. Пристрастие к алкоголю у мух. А. Схема экспериментальной установки (не в масштабе). Мухи могли питаться из четырёх капилляров, два из которых содержали «безалкогольное» питание (раствор 5% сахарозы и 5% дрожжевого экстракта), а два — в дополнение к этому ещё 15% этанола. Б. Со временем мухи начинают потреблять больше алкогольного питания, чем несодержащего спирт (** — p < 0.01, *** — p < 0.001). В. Согласно этому, со временем индекс предпочтения алкоголя увеличивался, а разброс между мухами снижался («за чужой счёт пьют даже язвенники и трезвенники» ;-). Картинка из [4].

Мухи отдавали предпочтение алкогольному питанию, причём со временем (эксперимент проводили в отрезках по пять дней) предпочтение увеличивалось, и разные особи приходили «к общему знаменателю» по этому параметру (рис. 1б, в). Наблюдение за насекомыми показало, что со временем частота кормления из «алкогольного» капилляра увеличивалась (по сравнению с простой пищей), а время питания, наоборот, сокращалось. Кроме того, на 4–5 день мухи отдавали большее предпочтение «более крепкой еде» (в диапазоне 5–25% этанола индекс предпочтения линейно рос), чего не было в начале эксперимента (дни 1–3). Кстати, у приматов-алкоголиков последней особенности не наблюдается: если начинать подносить обезьянам более крепкие напитки, они уменьшают дозу выпитого.

Измерение концентрации спирта «в мухах» показали, что они «напиваются» до уровня, при котором алкоголь имеет явные фармакологические и поведенческие эффекты, в частности — гиперактивность и потеря координации движений. Причём это предпочтение вызвано отнюдь не повышенной «питательностью» спирта (а калорий в «алкогольной» пище в четыре раза больше, чем в «здоровой» альтернативе): поведение мух не зависит от концентрации сахарозы и дрожжевого экстракта в субстратах.

Исследователям удалось обнаружить, что насекомых привлекает к алкогольной еде запах спирта: лишённые антенн мухи или мухи с генетическими дефектами, «отбивающими» нюх, хуже отличали один вид питания от другого. Что интересно, вкус спирта приходится мухам не по нраву (как и большинству млекопитающих, ранее его не пробовавших), однако это не отвращает их от алкогольной трапезы. Удовольствие или отвращение от пищи у насекомых можно оценивать по так называемому хоботковому рефлексу (proboscis extension reflex), который используется даже для идентификации взрывчатки специально обученными пчёлами. Неприятные для насекомого стимулы уменьшают частоту этих рефлексов на фоне «вкусной» пищи, что и происходит в случае этанола. Интересно, что потребление спирта сопровождается у мух противоречащими друг другу сенсорными стимулами (привлекающий запах и отталкивающий вкус), ну а кто из них выходит победителем — и так понятно.

Исследователи пока не расшифровали во всех деталях на генетическом уровне механизм формирования вредной привычки, однако на одной из линий мутантных мух, используемых в изучении различных видов пристрастий и привыканий — krasavietz — обнаружилось сниженное предпочтение этанола. «Кросавчеги» отличаются мутацией в одном из факторов инициации трансляции (exba), однако пока не ясно, какова может быть роль этого гена. Установлено лишь, что дело тут не в дефекте нейрофизиологической памяти: другие мутанты, у которых такая память нарушена, «выпивают» с не меньшим рвением, чем мухи контрольной линии. По-видимому, фенотип krasavietz связан с отличиями в чувствительности или привыкании к спирту.

Таким образом, для мушек Drosophila описана довольно классическая картина алкоголизма: это стремление к потреблению высоких доз алкоголя, несмотря на отвращающие стимулы (неприятный вкус), и выход на прежние или более высокие уровни потребления спирта (положительный эффект памяти) после периода абстиненции — как только случается очередной алкогольный «рецидив».

«Прежде мы изучали более простые эффекты алкоголя, такие как интоксикация или развитие привыкания», — говорит Хэберлейн. — «В этой работе мы показали наличие значительно более сложных типов поведения, связанных с алкоголем, таких как употребление вопреки неприятным сопутствующим факторам и возникновение алкогольных рецидивов» [5].

Литература


  1. биомолекула: «Слово о генетике поведения»;
  2. биомолекула: «Спасибо, дорогой Минздрав, что предупредил!»;
  3. биомолекула: «Действие алкоголя на мозг: найден сайт связывания молекул спиртов»;
  4. Devineni A.V., Heberlein U. (2010). Preferential Ethanol Consumption in Drosophila Models Features of Addiction. Curr. Biol. doi: 10.1016/j.cub.2009.10.070;
  5. ScienceDaily — “Flies Offered Unlimited Alcohol Behave a Lot Like Human Alcoholics”.

Автор: Чугунов Антон.

Число просмотров: 578.

Вернуться в раздел «Новости»

Комментарии

(Оставить комментарий) (показывать сначала старые комментарии)

Re: Мухи «под мухой»

Вася — 19 февраля, 2014 г. 14:11. (ссылка)

Песдец подход...."научный" посчитайте через сколько часов глюкоза и дрожжи дадут необходимый спирт? а теперь посмотрите на капилляры - они ОТКРЫТЫЕ и естественно спирт из ных испарится....МУЧЁНЫЕ блять!!!!!!!!!!!

(ответить)

Яндекс.Метрика

© 2007–2015 «биомолекула.ру»
Электропочта: info@biomolecula.ru
О проекте · RSS · Сослаться на нас

Дизайн и программирование —
Batch2k15.

Сопровождение сайта — НТК «Биотекст».

Условия использования сайта
Об ошибках сообщайте вебмастеру.