Черви под анандамидом принюхались и захотели перекусить

Американские исследователи обнаружили, что под влиянием эндогенного каннабиноида анандамида у круглых червей (нематод) повышается аппетит, причем с выраженным предпочтением к продуктам с высокой пищевой ценностью. Этот эффект, схожий с гедоническим питанием у людей после употребления каннабиноидов конопли, оказался связан с избирательной активацией хемосенсорных нейронов. Отчет о работе опубликован в журнале Current Biology.

С древних времен известно, что употребление психоактивных продуктов конопли (Cannabis sativa) повышает аппетит, причем наиболее сильно к сладкой и жирной, то есть вкусной и калорийной пище (это называется гедоническим питанием). Активные вещества конопли — в первую очередь дельта-9-тетрагидроканнабинол — действуют на каннабиноидные рецепторы: CB₁ расположены преимущественно в мозге, CB₂ — на периферии. Эндогенными лигандами для них у человека и других млекопитающих служат эндоканнабиноиды — анандамид (N-арахидоноилэтаноламин, AEA) и 2-AG (2-арахидоноилглицерин).

Эндоканнабиноидная система эволюционно высококонсервативна, она присутствует почти у всех животных. В многочисленных исследованиях грызуны и приматы при ее активации демонстрировали выраженную склонность к гедоническому питанию, которая проявлялась как аппетентным поведением (то есть поиском предпочтительных продуктов), так и консуматорным (поглощением большого их количества). Этот эффект каннабиноидов опосредован хемосенсорными анализаторами — вкусовым и обонятельным. Хотя CB₁- и CB₂-рецепторы есть только у хордовых, другие животные обладают их аналогами, чувствительными к анандамиду и 2-AG. Так, у круглого червя Caenorhabditis elegans, предки которого разделились с хордовыми более полумиллиарда лет назад, есть функционирующие каннабиноидные рецепторы NPR-19 (напоминающий CB₁) и OCTR-1, а также ферменты для синтеза и утилизации эндоканнабиноидов.

Сотрудники Орегонского университета под руководством Шона Локери (Shawn Lockery) воспользовались C. elegans чтобы разобраться, насколько эволюционно древними могут быть гедонистические эффекты каннабиноидов. Этот модельный червь хорошо подходит для таких целей: он питается бактериями, причем практически любыми, распознает их хемосенсорно и уже в раннем возрасте учится отличать среди них более питательные, то есть предпочтительные, или «вкусные».

Кормление червей разными бактериями проводили, помещая их в микрофлюидный канал с конкретным пищевым штаммом. Поглощение пищи регистрировали электромиографически по сокращениям глотки. В эксперименте со стандартным лабораторным пищевым штаммом бактерий OP50 анандамид снижал их потребление. Затем нематодам предлагали по отдельности пять штаммов с различной пищевой ценностью. В обычных условиях черви питались ими примерно с равной скоростью. Под действием анандамида значительно увеличивалось потребление богатых нутриентами бактерий, снижалось — бедных, практически не изменялось — средних по качеству, то есть каннабиноид провоцировал у C. elegans гедоническое питание.

На следующей стадии работы нематод выпускали в Т-образный лабиринт, ответвления которого содержали «вкусный» штамм DA1877 и «невкусный» DA1885. Перед помещением в него небольшую группу особей выдерживали 20 минут без пищи либо в стандартной среде, либо с анандамидом в 100-микромолярной концентрации. Под действием каннабиноида стремление C. elegans к пище высшего качества оказалось значимо сильнее, чем в контрольной группе, причем эффект сохранялся не менее часа после извлечения из раствора анандамида. Таким образом, гедоническое питание под его действием проявлялось не только консуматорным, но и аппетентным поведением.

C. elegans улавливает связанные с пищей запахи (привлекательные и отвратительные) одиннадцатью классами хемосенсорных нейронов (по две парные клетки в каждом). Эксперименты на мутантах с нарушениями функций разных классов показали, что медиаторами гедонического питания выступают нейроны AWC, которые напрямую реагируют на аттрактивные запахи.

У нокаутных червей без гена рецептора NPR-19 влияние анандамида на пищевое поведение отсутствовало, то есть подобные эффекты каннабиноида реализуются именно через него, причем, как выяснилось, для этого необходимы функционирующие нейроны AWC. Что интересно, экспрессия трансгена человеческого CB₁-рецептора восстанавливала чувствительность нематод без NPR-19 к анандамиду — это подтверждает высокую эволюционную консервативность подобных рецепторов.

Коэкспресиия гена npr-19 с зеленым флуоресцентным белком (GFP) и маркировка отдельных популяций нейронов красным белком mCherry показала, что этот рецептор присутствует в 15 классах нервных клеток, охватывающих сенсорные, моторные, глоточные и интернейроны, причем AWC в них не входят. Дополнительные эксперименты показали, что действие анандамида на NPR-19 способствует высвобождению нейронами везикул с нейромедиаторами (аминными или пептидными), которые и модулируют функции AWC. Какие именно сигнальные молекулы принимают в этом участие, остается неуточненным.

Полученные результаты свидетельствуют о крайне высокой степени функциональной консервации гедонистического питания под контролем эндоканнабиноидной системы и служат основой для новой модели изучения ее клеточных и молекулярных функций, заключают авторы работы.

В 2016 году сотрудники Чикагского университета выяснили, что при недостатке сна у людей повышается выработка эндоканнабиноидов, в частности 2-AG. Это, в свою очередь, провоцирует тягу к нездоровой пище — например, сладким и жирным снекам.