Поговорка “С помощью меда можно поймать больше мух, чем с помощью уксуса” вызывает в памяти образ неотразимой сладости. Точно так же, как мух тянет к сахару, эта тяга отражает привлекательность других веществ, вызывающих привыкание. Плодовые мушки часто используются в качестве модельных организмов в исследованиях зависимости, поскольку они демонстрируют поведенческие реакции на такие вещества, как алкоголь, которые очень напоминают те, что наблюдаются у людей. Но как насчет более сильнодействующих наркотиков, таких как кокаин, где риск развития расстройства, связанного с употреблением кокаина (CUD), как известно, имеет сильный генетический компонент?

«Ранее мы моделировали употребление алкоголя у плодовых мушек, и это показало, что у людей и плодовых мушек много общих генов, отвечающих за употребление алкоголя и зависимость от него, — сказал Адриан Ротенфлу, молекулярный нейробиолог из Университета Юты, в пресс-релизе. — Поэтому разумно предположить, что гены, связанные с кокаиновой зависимостью у людей, могут быть связаны и с этой моделью на плодовых мушках». В то время как другие исследования выявили предполагаемые гены риска для CUD, учёные стремились изучить гены и молекулярные механизмы, которые могут влиять на склонность мух к самостоятельному употреблению кокаина.

Команда Ротенфлюха обнаружила, что плодовые мушки естественным образом избегают кокаина, потому что он активирует их рецепторы горького вкуса. Когда они мутировали ген, отвечающий за эти рецепторы, плодовые мушки предпочитали кокаин раствору сахарозы. Эти результаты, опубликованные в Journal of Neuroscience, демонстрируют потенциал плодовых мушек как модели для изучения генетических механизмов, лежащих в основе CUD.

Сначала исследователи оценили потребление кокаина и его предпочтения у обычных плодовых мушек. Они слегка ограничивали мушек в еде и предлагали им раствор сахарозы с разной концентрацией кокаина. По мере увеличения концентрации кокаина мушки избегали раствора и ели меньше. Это заставило исследователей задаться вопросом: как заставить плодовых мушек предпочитать кокаин?

Прежде чем приступить к еде, мухи используют сигналы от нескольких органов чувств, таких как хоботок — похожий на соломинку отросток — и ноги, которые содержат вкусовые сенсорные нейроны, экспрессирующие рецептор горечи Gr66a. Поскольку кокаин — это алкалоид, который большинство мух воспринимают как горький, исследователи предположили, что рецепторы горького вкуса вызывают у них отвращение к наркотику.

Исследователи заметили, что мухи часто сначала пробуют пищу на вкус лапками, что позволяет им обнаруживать вещества до того, как они начнут есть. Используя усиленно флуоресцирующий зелёный белок для визуализации активности нейронов, команда подтвердила, что мухи действительно чувствуют кокаин лапками через нейроны Gr66a и часто не хотят есть горькие растворы кокаина с сахарозой.

Затем исследователи проверили, может ли снижение чувствительности мух к горькому вкусу повысить их предпочтение кокаина. В ходе другого эксперимента с 24-часовым кормлением мухам с мутацией Gr66a и мухам с электрически подавленными нейронами Gr66a давали растворы для кормления. Обе группы демонстрировали меньшее отвращение к препарату и в течение 12–18 часов предпочитали растворы с кокаином и сахарозой обычной сахарозе. Эти результаты показывают, что рецепторы, отвечающие за восприятие горечи, защищают мух от употребления кокаина, но генетическая модификация может изменить их предпочтение кокаина сахарозе.

Хотя Gr66a специфичен для мух и не встречается у людей, генетически модифицированные плодовые мушки могут служить мощной моделью для изучения склонности к самовведению кокаина. Дальнейшие исследования могут быть направлены на изучение ранее выявленных вариантов генов человека, связанных с CUD.