wetenschappers weten al tientallen jaren dat wat we eten de balans van microben in onze spijsverteringswegen kan veranderen. Kiezen tussen een BLT sandwich of een yoghurt parfait voor de lunch kan de populaties van sommige soorten bacteriën te verhogen en verminderen anderen-en als hun relatieve aantallen veranderen, scheiden ze verschillende stoffen, activeren verschillende genen en absorberen verschillende voedingsstoffen.
en deze voedselkeuzes zijn waarschijnlijk tweerichtingsverkeer. Darmmicroben zijn ook getoond om dieet en gedrag evenals bezorgdheid, depressie, hypertensie en een verscheidenheid van andere voorwaarden te beïnvloeden. Maar precies hoe deze biljoenen kleine gasten-gezamenlijk het microbioom genoemd-onze beslissingen beïnvloeden over welk voedsel we in onze mond moeten stoppen, is een raadsel geweest.Neurowetenschappers hebben nu ontdekt dat specifieke soorten darmflora een gastheerdier helpen om te ontdekken welke nutriënten in voedsel ontbreken en vervolgens fijn te titreren hoeveel van die nutriënten de gastheer echt nodig heeft om te eten. “Wat de bacteriën doen voor de eetlust is als het optimaliseren van hoe lang een auto kan rijden zonder dat er meer benzine in de tank hoeft te worden toegevoegd,” zegt senior auteur Carlos Ribeiro, die het eetgedrag van Drosophila melanogaster, een soort fruitvlieg, bestudeert in het Champalimaud Center for the Unknown in Lissabon.In een recent gepubliceerd artikel in PLOS Biology demonstreerden Ribeiro en zijn team hoe het microbioom de voedingsbeslissingen van drosophila beïnvloedt. Eerst gaven ze één groep vliegen een sucrose-oplossing die alle noodzakelijke aminozuren bevatte. Een andere groep kreeg een mix die enkele aminozuren had die nodig waren om proteã ne te maken maar essentiële aminozuren ontbraken die de gastheer niet zelf kan samenstellen. Voor een derde groep vliegen, verwijderden de wetenschappers essentiële aminozuren van het voedsel één voor één om te bepalen wat door microbiome werd ontdekt.
na 72 uur op de verschillende diëten kregen de vliegen in de drie groepen een buffet aangeboden met hun gebruikelijke suikerhoudende oplossing naast eiwitrijke gist. De onderzoekers vonden dat vliegen in de twee groepen wier dieet ontbrak enige essentiële aminozuur kreeg een sterke verlangen naar gist om de ontbrekende voedingsstoffen goed te maken. Maar toen wetenschappers vijf verschillende soorten bacteriën in het spijsverteringskanaal van de vliegen vermeerderden-Lactobacillus plantarum, L. brevis, Acetobacter pomorum, Commensalibacter intestini en Enterococcus faecalis—verloren de vliegen volledig de drang om meer eiwit te eten.
de onderzoekers vonden dat het aminozuurgehalte van de vliegen nog steeds laag was, wat erop wijst dat de bacteriën niet alleen de ontbrekende voedingsstoffen in het dieet van de vliegen vervingen door de aminozuren zelf aan te maken. In plaats daarvan functioneerden de microben als weinig metabole fabrieken, het transformeren van het voedsel dat ze kregen in nieuwe chemicaliën: metabolieten die de onderzoekers geloven zou kunnen vertellen het gastdier het kon doorgaan zonder de aminozuren. Als gevolg van deze microbiële Truc konden de vliegen bijvoorbeeld blijven reproduceren—hoewel een aminozuurdeficiëntie meestal de celgroei en-regeneratie en dus de voortplanting belemmert, legt Ribeiro uit.
twee soorten bacteriën waren bijzonder effectief in het beïnvloeden van de eetlust van vliegen op deze manier: Acetobacter en Lactobacillus. Het verhogen van beide was genoeg om de proteïne hunkeren naar de vliegen te onderdrukken en hun honger naar suiker te verhogen. Deze twee bacteriën herstelden ook de voortplantingscapaciteiten van de vliegen, wat aangeeft dat hun lichamen normale functies uitvoerden die meestal beperkt worden wanneer er een voedingstekort is. “Hoe de hersenen omgaan met deze trade-off van voedingsinformatie is zeer fascinerend, en onze studie toont aan dat het microbioom een belangrijke rol speelt in het vertellen van het dier wat te doen,” Ribeiro zegt.Vervolgens verwijderde het team een enzym dat nodig was om het aminozuurtyrosine in vliegen te verwerken, waardoor het noodzakelijk was dat de vliegen tyrosine via hun voedsel kregen, net als andere essentiële aminozuren. Verrassend genoeg vonden ze dat Acetobacter en Lactobacillus niet in staat waren om het verlangen naar tyrosine in de gemodificeerde vliegen te onderdrukken. “Dit toont aan dat het darmmicrobioom is geëvolueerd om alleen de normale inname van essentiële aminozuren te titreren,” legt Ribeiro uit.
het onderzoek voegt een nieuw perspectief toe op co-evolutie van microben en hun gastheren. “De bevindingen laten zien dat er een unieke route is die is mede-Evolved tussen dieren en de aanwezige bacteriën in hun darm, en er is een bottom-up communicatie over voeding,” zegt Jane Foster, die een neurowetenschapper aan McMaster University in Ontario en niet geassocieerd met de studie.
hoewel het onderzoek niet het exacte communicatiemechanisme specificeert, denkt Ribeiro dat het verschillende vormen kan aannemen. Het sterke bewijsmateriaal van de studie wijst erop dat microbieel afgeleide metabolites informatie van de darm aan de hersenen dragen, die de gastheer vertellen of het een bepaald soort voedsel nodig heeft. “Een van de grote evolutionaire mysteries is waarom we het vermogen verloren om essentiële aminozuren te produceren,” zegt hij. “Misschien gaven deze metabolieten dieren meer ruimte om onafhankelijk te zijn van deze voedingsstoffen en soms zonder te gaan.”
microben kunnen hun eigen evolutionaire redenen hebben om met de hersenen te communiceren, voegt hij eraan toe. Ten eerste voeden ze zich met wat het gastdier eet. Voor een andere, ze hebben gastheer dieren nodig om sociaal te zijn, zodat de gasten kunnen verspreiden door de bevolking. De gegevens zijn tot nu toe beperkt tot diermodellen, maar Ribeiro gelooft dat darm-hersencommunicatie vruchtbare grond kan bieden voor het ontwikkelen van behandelingen voor mensen in de toekomst. “Het is een interessant therapeutisch venster dat kan worden gebruikt om gedrag met betrekking tot dieet op een dag te verbeteren,” zegt hij.
