腸内細菌が宿主に何を食べるべきかを伝える方法-Scientific American

科学者たちは何十年もの間、私たちが食 BLTサンドイッチや昼食のためのヨーグルトパフェの間で選択すると、細菌のいくつかのタイプの集団を増加させ、他の人を減少させることができ、そ

そして、それらの食べ物の選択肢はおそらく双方向の通りです。腸内微生物はまた、食事および行動、ならびに不安、うつ病、高血圧および他の様々な状態に影響を及ぼすことが示されている。しかし、これらの何兆もの小さなゲスト（総称してマイクロバイオームと呼ばれる）が、どの食品を私たちの口に詰め込むかについての私たちの決定に

今、神経科学者は、特定の種類の腸内細菌叢が、宿主動物が食物に欠けている栄養素を検出し、宿主が本当に食べる必要がある栄養素の量を細かく滴リスボンのChampalimaud Center for The Unknownでショウジョウバエの一種であるmelanogasterの摂食行動を研究している上級著者Carlos Ribeiro氏は、「細菌が食欲のためにすることは、タンクにガソリンを追加する必要なしに車がどれくらい長く走ることができるかを最適化するようなものです」と述べています。

最近PLOS Biologyに掲載された論文で、Ribeiroと彼のチームは、ミクロバイオームがショウジョウバエの栄養決定にどのように影響するかを実証しました。まず、彼らはハエの一つのグループに必要なすべてのアミノ酸を含むスクロース溶液を供給しました。別のグループは、タンパク質を作るのに必要なアミノ酸のいくつかを持っていたが、ホストが単独で合成することができない必須アミノ酸を欠いていた混合物を得た。ハエの第三のグループのために、科学者たちは、マイクロバイオームによって検出されていたかを決定するために、食品から必須アミノ酸を一つずつ取

様々な食事の72時間後、3つのグループすべてのハエには、タンパク質が豊富な酵母と一緒に通常の甘い溶液を提供するビュッフェが提示されました。研究者らは、食事が単一の必須アミノ酸を欠いていた2つのグループのハエが、不足している栄養素を補うために酵母への強い渇望を得たことを見つしかし、科学者たちがハエの消化管に見られる5種類の細菌（Lactobacillus plantarum、l.brevis、Acetobacter pomorum、Commensalibacter intestini、Enterococcus faecalis）を増やしたとき、ハエはより多くのタンパク質を食べる衝動を完全に失

研究者らは、ハエのアミノ酸レベルがまだ低いことを発見し、細菌がアミノ酸自体を生産することによってハエの食事から欠落している栄養素代わりに、微生物はほとんど代謝工場として機能しており、得られた食物を新しい化学物質に変換していました：研究者は、アミノ酸なしで宿主動物にこの微生物のトリックの結果として、ハエは、例えば、再生を続けることができました—アミノ酸欠乏症は、通常、細胞の増殖と再生、したがって再生を妨げているにもかかわらず、Ribeiro氏は説明しています。

このようにハエの食欲に影響を与えるのに特に効果的なのは、アセトバクターとラクトバチルスの二種類の細菌でした。両方を増加させることは、ハエのタンパク質欲求を抑制し、砂糖に対する食欲を増加させるのに十分であった。これら2つの細菌はまた、ハエの生殖能力を回復させ、栄養不足があるときに身体が通常制限される正常な機能を果たしていたことを示しています。「脳が栄養情報のこのトレードオフをどのように処理するかは非常に魅力的であり、私たちの研究は、微生物叢が動物に何をすべきかを伝える上で重要な役割を果たしていることを示しています」とRibeiro氏は言います。

次に、チームはハエのアミノ酸チロシンを処理するために必要な酵素を除去し、他の必須アミノ酸と同様に、ハエが食物を介してチロシンを得る必要があるようにした。驚くべきことに、彼らはAcetobacterとLactobacillusが改変されたハエのチロシンの渇望を抑制することができないことを発見した。「これは、腸内微生物叢が正常な必須アミノ酸摂取量のみを滴定するように進化したことを示しています」とRibeiro氏は説明します。

この研究では、微生物とその宿主の共進化に関する新たな視点が追加されている。オンタリオ州のMcMaster大学の神経科学者であり、研究に関連していないJane Foster氏は、「この調査結果は、動物と腸内の常在菌との間に共存しているユニークな経路があることを示しており、食事に関するボトムアップのコミュニケーションがあります」と述べています。

この研究ではコミュニケーションの正確なメカニズムは特定されていないが、リベイロはそれが異なる形を取る可能性があると考えている。この研究の強力な証拠は、微生物由来の代謝産物が腸から脳に情報を運び、特定の種類の食物が必要かどうかを宿主に伝えることを示している。「大きな進化の謎の1つは、必須アミノ酸を生産する能力を失った理由です」と彼は言います。「これらの代謝産物は、動物にこれらの栄養素から独立し、時にはそれらなしで対処する余裕を与えたのかもしれません。”

微生物は、脳と通信するための独自の進化的理由を持っている可能性があります、と彼は付け加えます。一つには、彼らは宿主動物が食べるものは何でも食べる。別のために、彼らはゲストが人口を介して広がることができるように、社会的であることをホスト動物を必要とします。データはこれまでのところ動物モデルに限定されていますが、Ribeiroは、腸と脳のコミュニケーションが将来的に人間の治療法を開発するための肥沃な地「それは、ある日の食事に関連する行動を改善するために利用できる興味深い治療窓です」と彼は言います。