a tudósok évtizedek óta tudják, hogy az, amit eszünk, megváltoztathatja a mikrobák egyensúlyát az emésztőrendszerünkben. A BLT szendvics vagy a joghurtos parfé közötti választás növelheti bizonyos típusú baktériumok populációját és csökkentheti másokat—és ahogy a relatív számuk változik, különböző anyagokat választanak ki, különböző géneket aktiválnak és különböző tápanyagokat szívnak fel.
és ezek az ételek valószínűleg kétirányú utca. Kimutatták, hogy a bél mikrobák befolyásolják az étrendet és a viselkedést, valamint a szorongást, a depressziót, a magas vérnyomást és számos más állapotot. De rejtély volt, hogy ezek a trillió apró vendég—együttesen mikrobiómának hívják—hogyan befolyásolják döntéseinket arról, hogy mely ételeket töltsük be a szánkba.
idegtudósok most azt találták, hogy a bélflóra bizonyos típusai segítenek a gazdaállatnak felismerni, hogy mely tápanyagok hiányoznak az ételből, majd finoman titrálják, hogy a gazdaszervezetnek mennyi tápanyagra van szüksége valójában. “Amit a baktériumok az étvágyért tesznek, az olyan, mint annak optimalizálása, hogy mennyi ideig tud futni egy autó anélkül, hogy több benzint kellene hozzáadnia a tartályhoz” – mondja Carlos Ribeiro vezető szerző, aki a Drosophila melanogaster, egyfajta gyümölcslégy étkezési viselkedését tanulmányozza a Lisszaboni Champalimaud Center for the Unknown-ban.
egy nemrégiben a PLOS Biology-ban megjelent tanulmányban Ribeiro és csapata bemutatta, hogy a mikrobiom hogyan befolyásolja a Drosophila táplálkozási döntéseit. Először a legyek egy csoportját táplálták az összes szükséges aminosavat tartalmazó szacharózoldattal. Egy másik csoport olyan keveréket kapott, amely tartalmazta a fehérje előállításához szükséges aminosavak egy részét, de hiányzott az esszenciális aminosavak, amelyeket a gazdaszervezet önmagában nem képes szintetizálni. A legyek harmadik csoportjánál a tudósok egyenként eltávolították az esszenciális aminosavakat az ételből, hogy meghatározzák, melyiket detektálta a mikrobiom.
72 óra elteltével a különböző étrendeken a legyeket mindhárom csoportban svédasztalos büfével mutatták be, amely a szokásos cukros oldatot kínálja a fehérjében gazdag élesztő mellett. A kutatók azt találták, hogy a legyek abban a két csoportban, amelynek étrendjében nem volt egyetlen esszenciális aminosav, erős vágyat kaptak az élesztőre, hogy pótolják a hiányzó tápanyagokat. De amikor a tudósok öt különböző típusú baktériumot találtak a legyek emésztőrendszerében—Lactobacillus plantarum, L. brevis, Acetobacter pomorum, Commensalibacter intestini és Enterococcus faecalis—, a legyek teljesen elvesztették a vágyat, hogy több fehérjét fogyasszanak.
a kutatók azt találták, hogy a legyek aminosavszintje még mindig alacsony, ami azt jelzi, hogy a baktériumok nem egyszerűen pótolják a legyek étrendjéből hiányzó tápanyagokat azáltal, hogy maguk állítják elő az aminosavakat. Ehelyett a mikrobák kis anyagcsere-gyárakként működtek, átalakítva a kapott ételt új vegyi anyagokká: metabolitokká, amelyek a kutatók szerint azt mondhatják a gazdaállatnak, hogy az aminosavak nélkül is folytatódhat. Ennek a mikrobiális trükknek köszönhetően a legyek képesek voltak például a szaporodás folytatására—annak ellenére, hogy az aminosavhiány általában gátolja a sejtek növekedését és regenerálódását, ezért a szaporodást-magyarázza Ribeiro.
kétféle baktérium volt különösen hatékony a legyek étvágyának befolyásolásában: Acetobacter és Lactobacillus. Mindkettő növelése elegendő volt ahhoz, hogy elnyomja a legyek fehérje utáni sóvárgását és növelje a cukor iránti étvágyukat. Ez a két baktérium visszaállította a legyek reproduktív képességeit is, jelezve, hogy testük normális funkciókat lát el, amelyek általában korlátozottak, ha táplálkozási hiány van. “Nagyon érdekes, hogy az agy hogyan kezeli a táplálkozási információk ezen kompromisszumát, és a tanulmányunk azt mutatja, hogy a mikrobiom kulcsszerepet játszik abban, hogy megmondja az állatnak, mit tegyen” – mondja Ribeiro.
ezután a csapat eltávolított egy enzimet, amely a legyekben lévő tirozin aminosav feldolgozásához szükséges, ami szükségessé tette, hogy a legyek táplálékukon keresztül tirozint kapjanak, csakúgy, mint más esszenciális aminosavak. Meglepő módon azt találták, hogy az Acetobacter és a Lactobacillus nem tudta elnyomni a módosított legyekben a tirozin iránti vágyat. “Ez azt mutatja, hogy a bél mikrobióma úgy fejlődött ki, hogy csak a normál esszenciális aminosav-bevitelt titrálja” – magyarázza Ribeiro.
a kutatás új perspektívát ad a mikrobák és gazdaszervezeteik koevolúciójával kapcsolatban. “Az eredmények azt mutatják, hogy van egy egyedülálló út, amely koevolválódott az állatok és a bélben élő baktériumok között, és van egy alulról felfelé irányuló kommunikáció az étrendről”-mondja Jane Foster, aki az ontariói McMaster Egyetem idegtudósa, és nem kapcsolódik a tanulmányhoz.
bár a kutatás nem határozza meg a kommunikáció pontos mechanizmusát, Ribeiro szerint ennek különböző formái lehetnek. A vizsgálatból származó erős bizonyítékok azt mutatják, hogy a mikrobiálisan származó metabolitok információt hordoznak a bélből az agyba, megmondva a gazdaszervezetnek, hogy szüksége van-e egy adott táplálékra. “Az egyik nagy evolúciós rejtély az, hogy miért veszítettük el az esszenciális aminosavak előállításának képességét” – mondja. “Talán ezek a metabolitok nagyobb mozgásteret adtak az állatoknak, hogy függetlenek legyenek ezektől a tápanyagoktól, és néha nélkülük is boldoguljanak.”
a mikrobáknak saját evolúciós okai lehetnek az agygal való kommunikációra, tette hozzá. Egyrészt táplálkoznak azzal, amit a gazdaállat eszik. Egy másiknak szükségük van a fogadó állatokra, hogy szociálisak legyenek, hogy a vendégek elterjedhessenek a populációban. Az adatok eddig állatmodellekre korlátozódnak, de Ribeiro úgy véli, hogy a bél-agy kommunikáció termékeny talajt nyújthat az emberek kezelésének fejlesztéséhez a jövőben. “Ez egy érdekes terápiás ablak, amelyet fel lehet használni az étrenddel kapcsolatos viselkedés javítására egy nap” – mondja.
