oamenii de știință știu de zeci de ani că ceea ce mâncăm poate schimba echilibrul microbilor din tractul nostru digestiv. Alegerea între un sandwich BLT sau un parfait de iaurt pentru prânz poate crește populațiile unor tipuri de bacterii și le poate diminua pe altele—și pe măsură ce numărul lor relativ se schimbă, secretă substanțe diferite, activează gene diferite și absorb nutrienți diferiți.
și aceste alegeri alimentare sunt, probabil, o stradă cu două sensuri. Microbii intestinali s-au dovedit, de asemenea, că influențează dieta și comportamentul, precum și anxietatea, depresia, hipertensiunea și o varietate de alte afecțiuni. Dar modul în care aceste trilioane de oaspeți mici—numiți în mod colectiv microbiomul—influențează deciziile noastre asupra alimentelor pe care să le umplem în gură a fost un mister.
acum, neurologii au descoperit că anumite tipuri de floră intestinală ajută un animal gazdă să detecteze nutrienții care lipsesc în alimente și apoi să titreze fin cantitatea de nutrienți pe care gazda trebuie să o mănânce. „Ceea ce fac bacteriile pentru pofta de mâncare este un fel de optimizare a duratei de funcționare a unei mașini fără a fi nevoie să adăugați mai multă benzină în rezervor”, spune autorul principal Carlos Ribeiro, care studiază comportamentele alimentare ale Drosophila melanogaster, un tip de muscă de fructe, la Centrul Champalimaud pentru necunoscut din Lisabona.
într-o lucrare publicată recent în PLOS Biology, Ribeiro și echipa sa au demonstrat modul în care microbiomul influențează deciziile nutriționale ale drosophila. În primul rând, au hrănit un grup de muște o soluție de zaharoză care conține toți aminoacizii necesari. Un alt grup a primit un amestec care avea unii dintre aminoacizii necesari pentru a face proteine, dar nu aveau aminoacizi esențiali pe care gazda nu îi poate sintetiza singură. Pentru un al treilea grup de muște, oamenii de știință au eliminat aminoacizii esențiali din alimente unul câte unul pentru a determina care a fost detectat de microbiom.
după 72 de ore pe diferite diete, muștele din toate cele trei grupuri au fost prezentate cu un bufet care oferă soluția lor obișnuită de zahăr alături de drojdie bogată în proteine. Cercetătorii au descoperit că muștele din cele două grupuri a căror dietă nu avea niciun singur aminoacid esențial au avut o dorință puternică de drojdie pentru a compensa nutrienții lipsă. Dar când oamenii de știință au crescut cinci tipuri diferite de bacterii găsite în tractul digestiv al muștelor—Lactobacillus plantarum, L. brevis, Acetobacter pomorum, Commensalibacter intestini și Enterococcus faecalis—muștele au pierdut complet nevoia de a mânca mai multe proteine.
cercetătorii au descoperit că nivelurile de aminoacizi ale muștelor erau încă scăzute, indicând faptul că bacteriile nu înlocuiau pur și simplu nutrienții care lipsesc din dieta muștelor prin producerea aminoacizilor înșiși. În schimb, microbii funcționau ca mici fabrici metabolice, transformând alimentele pe care le-au primit în noi substanțe chimice: metaboliți despre care cercetătorii cred că ar putea spune animalului gazdă că ar putea continua fără aminoacizi. Ca urmare a acestui truc microbian, muștele au putut continua să se reproducă, de exemplu—chiar dacă un deficit de aminoacizi împiedică de obicei creșterea și regenerarea celulelor și, prin urmare, reproducerea, explică Ribeiro.
două tipuri de bacterii au fost deosebit de eficiente în influențarea apetitului muștelor în acest fel: Acetobacter și Lactobacillus. Creșterea ambelor a fost suficientă pentru a suprima pofta de proteine a muștelor și pentru a crește apetitul lor pentru zahăr. Aceste două bacterii au restabilit, de asemenea, abilitățile de reproducere ale muștelor, indicând faptul că corpurile lor îndeplineau funcții normale care de obicei se restricționează atunci când există o deficiență nutrițională. „Modul în care creierul gestionează acest compromis de informații nutriționale este foarte fascinant, iar studiul nostru arată că microbiomul joacă un rol cheie în a spune animalului ce să facă”, spune Ribeiro.
echipa a eliminat o enzimă necesară pentru a procesa aminoacidul tirozină în muște, ceea ce face necesar ca muștele să obțină tirozină prin hrana lor, la fel ca alți aminoacizi esențiali. În mod surprinzător, au descoperit că Acetobacter și Lactobacillus nu au putut suprima pofta de tirozină în muștele modificate. „Acest lucru arată că microbiomul intestinal a evoluat pentru a titra doar aportul normal de aminoacizi esențiali”, explică Ribeiro.
cercetarea adaugă o nouă perspectivă asupra coevoluției microbilor și a gazdelor lor. „Descoperirile arată că există o cale unică care s-a dezvoltat între animale și bacteriile rezidente din intestin și există o comunicare de jos în sus despre dietă”, spune Jane Foster, Care este neurolog la Universitatea McMaster din Ontario și nu este asociată cu studiul.
deși cercetarea nu specifică mecanismul exact de comunicare, Ribeiro crede că ar putea lua diferite forme. Dovezi puternice din studiu indică faptul că metaboliții derivați microbial transportă informații de la intestin la creier, spunând gazdei dacă are nevoie de un anumit tip de hrană. „Unul dintre marile mistere evolutive este motivul pentru care am pierdut capacitatea de a produce aminoacizi esențiali”, spune el. „Poate că acești metaboliți au dat animalelor mai multă libertate de a fi independenți de acești nutrienți și de a face față uneori fără ei.”
microbii pot avea propriile motive evolutive pentru comunicarea cu creierul, adaugă el. În primul rând, se hrănesc cu orice mănâncă animalul gazdă. Pentru altul, au nevoie de animale gazdă pentru a fi sociale, astfel încât oaspeții să se poată răspândi prin populație. Datele sunt limitate la modelele animale până acum, dar Ribeiro consideră că comunicarea intestin-creier poate oferi un teren fertil pentru dezvoltarea tratamentelor pentru oameni în viitor. „Este o fereastră terapeutică interesantă care ar putea fi utilizată pentru a îmbunătăți comportamentele legate de dietă într-o zi”, spune el.
