forskare har vetat i årtionden att det vi äter kan förändra balansen mellan mikrober i våra matsmältningskanaler. Att välja mellan en BLT-smörgås eller en yoghurtparfait till lunch kan öka populationerna av vissa typer av bakterier och minska andra—och när deras relativa antal förändras utsöndrar de olika ämnen, aktiverar olika gener och absorberar olika näringsämnen.
och dessa matval är förmodligen en tvåvägsgata. Tarmmikrober har också visat sig påverka kost och beteende samt ångest, depression, högt blodtryck och en mängd andra tillstånd. Men exakt hur dessa biljoner små gäster-kollektivt kallade mikrobiomen-påverkar våra beslut om vilka livsmedel som ska fyllas i våra munnar har varit ett mysterium.
nu har neurovetenskapsmän funnit att specifika typer av tarmflora hjälper ett värddjur att upptäcka vilka näringsämnen som saknas i maten och sedan fintitrera hur mycket av dessa näringsämnen värden verkligen behöver äta. ”Vad bakterierna gör för aptit är som att optimera hur länge en bil kan springa utan att behöva lägga till mer bensin i tanken”, säger seniorförfattare Carlos Ribeiro, som studerar Ätbeteenden hos Drosophila melanogaster, en typ av fruktfluga, på Champalimaud Center for the Unknown i Lissabon.
i ett papper som nyligen publicerades i PLOS Biology visade Ribeiro och hans team hur mikrobiomen påverkar drosophilas näringsbeslut. Först matade de en grupp flugor en sackaroslösning innehållande alla nödvändiga aminosyror. En annan grupp fick en blandning som hade några av de aminosyror som behövs för att göra protein men saknade essentiella aminosyror som värden inte kan syntetisera av sig själv. För en tredje grupp flugor tog forskarna bort essentiella aminosyror från maten en efter en för att bestämma vilken som detekterades av mikrobiomen.
efter 72 timmar på de olika dieterna presenterades flugor i alla tre grupperna med en buffet som erbjuder sin vanliga sockerlösning tillsammans med proteinrik jäst. Forskarna fann att flugor i de två grupperna vars diet saknade någon enskild essentiell aminosyra fick ett starkt begär för jäst för att kompensera för de saknade näringsämnena. Men när forskare ökade fem olika typer av bakterier som finns i flugornas matsmältningskanaler—Lactobacillus plantarum, L. brevis, Acetobacter pomorum, Commensalibacter intestini och Enterococcus faecalis—förlorade flugorna helt lusten att äta mer protein.
forskarna fann att flugans aminosyranivåer fortfarande var låga, vilket indikerar att bakterierna inte bara ersatte näringsämnen som saknas i flugans diet genom att producera aminosyrorna själva. Istället fungerade mikroberna som små metaboliska fabriker och förvandlade maten de fick till nya kemikalier: metaboliter som forskarna tror kan berätta för värddjuret att det kunde fortsätta utan aminosyrorna. Som ett resultat av detta mikrobiella trick kunde flugorna fortsätta reproducera, till exempel—även om en aminosyrabrist vanligtvis hämmar celltillväxt och regenerering och därför reproduktion, förklarar Ribeiro.
två typer av bakterier var särskilt effektiva för att påverka aptiten hos flugor på detta sätt: Acetobacter och Lactobacillus. Att öka båda var tillräckligt för att undertrycka flugarnas proteinbehov och öka deras aptit på socker. Dessa två bakterier återställde också flugarnas reproduktiva förmågor, vilket indikerar att deras kroppar utförde normala funktioner som vanligtvis blir begränsade när det finns näringsbrist. ”Hur hjärnan hanterar denna avvägning av näringsinformation är väldigt fascinerande, och vår studie visar att mikrobiomen spelar en nyckelroll för att berätta för djuret vad man ska göra”, säger Ribeiro.
nästa laget bort ett enzym som behövs för att bearbeta aminosyran tyrosin i flugor, vilket gör det nödvändigt för flugorna att få tyrosin via sin mat, precis som andra essentiella aminosyror. Överraskande fann de att Acetobacter och Lactobacillus inte kunde undertrycka begäret för tyrosin i de modifierade flugorna. ”Detta visar att tarmmikrobiomen har utvecklats för att titrera endast det normala essentiella aminosyraintaget,” förklarar Ribeiro.
forskningen lägger till ett nytt perspektiv på samevolution av mikrober och deras värdar. ”Resultaten visar att det finns en unik väg som har samverkat mellan djur och de bosatta bakterierna i tarmen, och det finns en bottom-up-kommunikation om kost”, säger Jane Foster, som är neurovetenskapsman vid McMaster University i Ontario och inte associerad med studien.
även om forskningen inte specificerar den exakta kommunikationsmekanismen, tror Ribeiro att det kan ta olika former. Starka bevis från studien indikerar att mikrobiellt härledda metaboliter bär information från tarmen till hjärnan och berättar värden om den behöver en viss typ av mat. ”En av de stora evolutionära mysterierna är varför vi förlorade förmågan att producera essentiella aminosyror”, säger han. ”Kanske gav dessa metaboliter djur mer utrymme att vara oberoende av dessa näringsämnen och att hantera dem ibland.”
mikrober kan ha sina egna evolutionära skäl för att kommunicera med hjärnan, tillägger han. För en sak matar de på vad värddjuret äter. För en annan behöver de värddjur för att vara sociala så att gästerna kan spridas genom befolkningen. Uppgifterna är begränsade till djurmodeller hittills, men Ribeiro tror att tarm-hjärnkommunikation kan ge bördig grund för att utveckla behandlingar för människor i framtiden. ”Det är ett intressant terapeutiskt fönster som kan användas för att förbättra beteenden relaterade till kost en dag”, säger han.
