Gli scienziati sanno da decenni che ciò che mangiamo può cambiare l’equilibrio dei microbi nei nostri tratti digestivi. Scegliere tra un panino BLT o un parfait allo yogurt per il pranzo può aumentare le popolazioni di alcuni tipi di batteri e diminuirne altri—e mentre il loro numero relativo cambia, secernono sostanze diverse, attivano geni diversi e assorbono nutrienti diversi.
E quelle scelte alimentari sono probabilmente una strada a doppio senso. I microbi intestinali hanno anche dimostrato di influenzare la dieta e il comportamento, nonché ansia, depressione, ipertensione e una varietà di altre condizioni. Ma esattamente come questi trilioni di piccoli ospiti-chiamati collettivamente il microbioma-influenzano le nostre decisioni su quali alimenti farcire nelle nostre bocche è stato un mistero.
Ora i neuroscienziati hanno scoperto che tipi specifici di flora intestinale aiutano un animale ospite a rilevare quali nutrienti mancano nel cibo e quindi a titolare finemente la quantità di tali nutrienti che l’ospite ha davvero bisogno di mangiare. “Ciò che i batteri fanno per l’appetito è un po’ come ottimizzare per quanto tempo un’auto può funzionare senza dover aggiungere più benzina al serbatoio”, afferma l’autore senior Carlos Ribeiro, che studia i comportamenti alimentari di Drosophila melanogaster, un tipo di mosca della frutta, al Centro Champalimaud per l’ignoto a Lisbona.
In un articolo pubblicato di recente su PLOS Biology, Ribeiro e il suo team hanno dimostrato come il microbioma influenzi le decisioni nutrizionali della drosophila. In primo luogo, hanno alimentato un gruppo di mosche una soluzione di saccarosio contenente tutti gli amminoacidi necessari. Un altro gruppo ha ottenuto un mix che aveva alcuni degli aminoacidi necessari per produrre proteine, ma mancava di aminoacidi essenziali che l’ospite non può sintetizzare da solo. Per un terzo gruppo di mosche, gli scienziati hanno rimosso gli amminoacidi essenziali dal cibo uno per uno per determinare quale veniva rilevato dal microbioma.
Dopo 72 ore sulle varie diete, le mosche in tutti e tre i gruppi sono state presentate con un buffet che offre la loro solita soluzione zuccherina insieme a lievito ricco di proteine. I ricercatori hanno scoperto che le mosche nei due gruppi la cui dieta mancava di un singolo aminoacido essenziale hanno una forte brama di lievito per compensare i nutrienti mancanti. Ma quando gli scienziati hanno aumentato cinque diversi tipi di batteri trovati nei tratti digestivi delle mosche—Lactobacillus plantarum, L. brevis, Acetobacter pomorum, Commensalibacter intestini e Enterococcus faecalis—le mosche hanno completamente perso la voglia di mangiare più proteine.
I ricercatori hanno scoperto che i livelli di aminoacidi delle mosche erano ancora bassi, indicando che i batteri non stavano semplicemente sostituendo i nutrienti mancanti dalla dieta delle mosche producendo gli amminoacidi stessi. Invece i microbi funzionavano come piccole fabbriche metaboliche, trasformando il cibo che hanno ottenuto in nuove sostanze chimiche: metaboliti che i ricercatori ritengono potrebbero essere dicendo all’animale ospite che potrebbe portare avanti senza gli aminoacidi. Come risultato di questo trucco microbico, le mosche sono state in grado di continuare a riprodursi, ad esempio, anche se una carenza di aminoacidi di solito ostacola la crescita e la rigenerazione cellulare e quindi la riproduzione, spiega Ribeiro.
Due tipi di batteri sono stati particolarmente efficaci nell’influenzare gli appetiti delle mosche in questo modo: Acetobacter e Lactobacillus. Aumentare entrambi era sufficiente per sopprimere le voglie proteiche delle mosche e aumentare il loro appetito per lo zucchero. Questi due batteri hanno anche ripristinato le capacità riproduttive delle mosche, indicando che i loro corpi stavano svolgendo funzioni normali che in genere vengono limitate quando c’è una carenza nutrizionale. “Il modo in cui il cervello gestisce questo compromesso di informazioni nutrizionali è molto affascinante e il nostro studio dimostra che il microbioma svolge un ruolo chiave nel dire all’animale cosa fare”, afferma Ribeiro.
Successivamente il team ha rimosso un enzima necessario per elaborare l’aminoacido tirosina nelle mosche, rendendo necessario che le mosche ottengano la tirosina attraverso il loro cibo, proprio come altri aminoacidi essenziali. Sorprendentemente, hanno scoperto che Acetobacter e Lactobacillus non erano in grado di sopprimere il desiderio di tirosina nelle mosche modificate. “Questo dimostra che il microbioma intestinale si è evoluto per titolare solo la normale assunzione di aminoacidi essenziali”, spiega Ribeiro.
La ricerca aggiunge una nuova prospettiva sulla coevoluzione dei microbi e dei loro ospiti. “I risultati mostrano che esiste un percorso unico che si è coevoluto tra gli animali e i batteri residenti nel loro intestino, e c’è una comunicazione dal basso verso l’alto sulla dieta”, afferma Jane Foster, neuroscienziata della McMaster University in Ontario e non associata allo studio.
Sebbene la ricerca non specifichi l’esatto meccanismo di comunicazione, Ribeiro pensa che potrebbe assumere forme diverse. Una forte evidenza dallo studio indica che i metaboliti derivati microbicamente trasportano informazioni dall’intestino al cervello, dicendo all’ospite se ha bisogno di un particolare tipo di cibo. “Uno dei grandi misteri evolutivi è il motivo per cui abbiamo perso la capacità di produrre aminoacidi essenziali”, dice. “Forse questi metaboliti hanno dato agli animali più margine di manovra per essere indipendenti da questi nutrienti e per fare a meno di loro a volte.”
I microbi possono avere le proprie ragioni evolutive per comunicare con il cervello, aggiunge. Per prima cosa, si nutrono di ciò che l’animale ospite mangia. Per un altro, hanno bisogno di ospitare gli animali per essere sociale in modo che gli ospiti possono diffondersi attraverso la popolazione. I dati sono limitati a modelli animali finora, ma Ribeiro ritiene che la comunicazione intestino-cervello può fornire terreno fertile per lo sviluppo di trattamenti per gli esseri umani in futuro. “È un’interessante finestra terapeutica che potrebbe essere utilizzata per migliorare i comportamenti legati alla dieta un giorno”, dice.
