Модуляция активности инсулин-продуцирующих клеток у дрозофилы в зависимости от пищевого статуса

Инсулин играет ключевую роль в поддержании метаболического гомеостаза. Инсулин-продуцирующие клетки (ИПК) функционально аналогичны β-клеткам поджелудочной железы млекопитающих и выделяют инсулин непосредственно в кровоток. Чтобы изучить динамику активности ИПК in vivo, мы с помощью электрофизиологических регистраций оценили влияние изменений пищевого и внутреннего состояния на эти клетки. Пищевой статус существенно влиял на активность ИПК: по мере увеличения продолжительности голодания она снижалась. Кормление мух глюкозой или фруктозой — двумя пищевыми сахарами — значительно повышало активность ИПК, тогда как непищевые сахара не оказывали эффекта. В отличие от кормления, перфузия глюкозой не влияла на активность ИПК. Это напоминает эффект инкретинов у млекопитающих: приём глюкозы внутрь вызывает более выраженное выделение инсулина, чем её внутривенное введение. В отличие от ИПК, нейроны межмозговой доли, экспрессирующие диуретический гормон 44 (DH44Ns), реагировали на перфузию глюкозой. Эксперименты по изучению функциональных связей показали, что эти нейроны DH44 не влияют на активность ИПК, тогда как другие нейроны DH44 их тормозят. Таким образом, популяции нейронов, воспринимающих сахар клеточно-автономно и системно, действуют параллельно, поддерживая метаболический гомеостаз. Соответственно, активация ИПК оказывала слабое, подобное насыщению действие на поисковое пищевое поведение и уменьшала гиперактивность, вызванную голоданием, тогда как активация нейронов DH44 резко усиливала гиперактивность. В совокупности результаты показывают, что ИПК и нейроны DH44 входят в модуляторную сеть, которая координирует поддержание гомеостаза глюкозы и адаптивное поведение в ответ на изменения метаболического состояния.