Forskere har kjent i flere tiår at det vi spiser kan endre balansen mellom mikrober i fordøyelseskanaler. Å velge MELLOM EN BLT-sandwich eller en yoghurtparfait til lunsj kan øke populasjonen av enkelte typer bakterier og redusere andre—og når deres relative tall endres, utskiller de forskjellige stoffer, aktiverer forskjellige gener og absorberer forskjellige næringsstoffer.
og disse matvalgene er sannsynligvis en toveis gate. Tarmmikrober har også vist seg å påvirke kosthold og oppførsel, så vel som angst, depresjon, hypertensjon og en rekke andre forhold. Men nøyaktig hvordan disse billionene av små gjester-kollektivt kalt mikrobiomet-påvirker våre beslutninger om hvilke matvarer som skal fylles i munnen vår, har vært et mysterium.
nå har nevrologer funnet ut at spesifikke typer tarmflora hjelper et vertsdyr å oppdage hvilke næringsstoffer som mangler i mat og deretter fint titrere hvor mye av disse næringsstoffene verten virkelig trenger å spise. «Hva bakteriene gjør for appetitt er som å optimalisere hvor lenge en bil kan kjøre uten å måtte legge til mer bensin i tanken,» sier Seniorforfatter Carlos Ribeiro, som studerer spiseoppførsel Av Drosophila melanogaster, en type fruktfly, På Champalimaud Center For The Unknown I Lisboa.
I et papir publisert nylig I PLOS Biology, Viste Ribeiro og hans team hvordan mikrobiomet påvirker drosophilas ernæringsmessige beslutninger. Først matet de en gruppe fluer en sukroseoppløsning som inneholdt alle nødvendige aminosyrer. En annen gruppe fikk en blanding som hadde noen av aminosyrene som trengs for å lage protein, men manglet essensielle aminosyrer som verten ikke kan syntetisere av seg selv. For en tredje gruppe fluer fjernet forskerne essensielle aminosyrer fra maten en etter en for å bestemme hvilken som ble oppdaget av mikrobiomet.
etter 72 timer på de ulike diettene ble fluer i de tre gruppene presentert med en buffet som tilbyr sin vanlige sukkerholdige løsning sammen med proteinrik gjær. Forskerne fant at fluer i de to gruppene hvis diett manglet en enkelt essensiell aminosyre, fikk et sterkt ønske om gjær for å gjøre opp for de manglende næringsstoffene. Men da forskere økte fem forskjellige typer bakterier som finnes i fluenes fordøyelseskanaler—Lactobacillus plantarum, L. brevis, Acetobacter pomorum, Commensalibacter intestini og Enterococcus faecalis-fluene mistet helt trangen til å spise mer protein.
forskerne fant at fluenes aminosyrenivåer fortsatt var lave, noe som indikerer at bakteriene ikke bare erstattet næringsstoffer som manglet fra fluens diett ved å produsere aminosyrene selv. I stedet fungerte mikroberene som små metabolske fabrikker, og forvandlet maten de kom inn i nye kjemikalier: metabolitter som forskerne mener kan fortelle vertsdyret det kunne fortsette uten aminosyrene. Som et resultat av dette mikrobielle trikset kunne fluene fortsette å reprodusere, for eksempel—selv om en aminosyremangel vanligvis hindrer cellevekst og regenerering og derfor reproduksjon, Forklarer Ribeiro.
To typer bakterier var spesielt effektive for å påvirke lystene til fluer på denne måten: Acetobacter og Lactobacillus. Økende begge var nok til å undertrykke fluenes proteinbehov og øke appetitten for sukker. Disse to bakteriene gjenopprettet også fluenes reproduktive evner, noe som indikerer at kroppene deres utførte normale funksjoner som vanligvis blir begrenset når det er ernæringsmessig mangel. «Hvordan hjernen håndterer denne avveiningen av næringsinformasjon er veldig fascinerende, og vår studie viser at mikrobiomet spiller en nøkkelrolle i å fortelle dyret hva De skal gjøre,» Sier Ribeiro.
neste laget fjernet et enzym som trengs for å behandle aminosyren tyrosin i fluer, noe som gjør det nødvendig for fluene å få tyrosin via maten, akkurat som andre essensielle aminosyrer. Overraskende fant De At Acetobacter Og Lactobacillus ikke var i stand til å undertrykke trangen til tyrosin i de modifiserte fluene. «Dette viser at tarmmikrobiomet har utviklet seg til å titrere bare det normale essensielle aminosyreinntaket,» Forklarer Ribeiro.
forskningen legger til et nytt perspektiv på koevolusjon av mikrober og deres verter. «Funnene viser at det er en unik vei som har utviklet seg mellom dyr og bosatt bakterier i tarmen, og det er en bunn-opp-kommunikasjon om diett,» Sier Jane Foster, som er nevroforsker Ved McMaster University I Ontario og ikke knyttet til studien.
Selv om forskningen ikke spesifiserer den eksakte kommunikasjonsmekanismen, Mener Ribeiro Det kan ta forskjellige former. Sterke bevis fra studien indikerer at mikrobialt avledede metabolitter bærer informasjon fra tarmen til hjernen, og forteller verten om den trenger en bestemt type mat. «En av de store evolusjonære mysteriene er hvorfor vi mistet evnen til å produsere essensielle aminosyrer,» sier han. «Kanskje disse metabolittene ga dyrene mer spillerom for å være uavhengige av disse næringsstoffene og å håndtere uten dem noen ganger.»
Mikrober kan ha sine egne evolusjonære grunner for å kommunisere med hjernen, legger han til. For en ting spiser de på hva vertsdyret spiser. For en annen, de trenger vertsdyr å være sosial slik at gjestene kan spre seg gjennom befolkningen. Dataene er begrenset til dyremodeller så langt, Men Ribeiro mener at tarm-hjernekommunikasjon kan gi grobunn for å utvikle behandlinger for mennesker i fremtiden. «Det er et interessant terapeutisk vindu som kan brukes til å forbedre atferd relatert til diett en dag,» sier han.
