Потискайки или увеличавайки апетита, микробите помагат на мозъка да реши от кои храни се нуждае тялото

своите

"data-newsletterpromo_article-image =" https://static.sciachingamerican.com/sciam/cache/file/CF54EB21-65FD-4978-9EEF80245C772996_source.jpg "data-newsletterpromo_article-button-text =" Регистрация "data-newsletterpromo_art button-link = "https://www.sciachingamerican.com/page/newsletter-sign-up/?origincode=2018_sciam_ArticlePromo_NewsletterSignUp" name = "articleBody" itemprop = "articleBody">

Учените от десетилетия знаят, че това, което ядем, може да промени баланса на микробите в храносмилателните ни пътища. Изборът между BLT сандвич или парфе за кисело мляко за обяд може да увеличи популациите на някои видове бактерии и да намали други - и тъй като относителният им брой се променя, те отделят различни вещества, активират различни гени и абсорбират различни хранителни вещества.

И този избор на храна вероятно е двупосочна улица. Доказано е също, че чревните микроби влияят върху диетата и поведението, както и върху безпокойството, депресията, хипертонията и редица други състояния. Но как точно тези трилиони малки гости - наречени общо микробиом - влияят на нашите решения относно това кои храни да натъпчем в устата си, е загадка.

Сега невролозите са открили, че специфични видове чревна флора помагат на животното гостоприемник да открие кои хранителни вещества липсват в храната и след това фино да титрират колко от тези хранителни вещества наистина трябва да яде домакинът. „Това, което бактериите правят за апетита, е нещо като да оптимизират колко дълго може да работи колата, без да е необходимо да добавяте повече бензин в резервоара“, казва старшият автор Карлос Рибейро, който изучава хранителното поведение на Drosophila melanogaster, вид плодова муха, в Центъра за непознато Champalimaud в Лисабон.

В статия, публикувана наскоро в PLOS Biology, Рибейро и неговият екип демонстрираха как микробиома влияе върху хранителните решения на дрозофилата. Първо, те хранеха една група мухи със захарозен разтвор, съдържащ всички необходими аминокиселини. Друга група получи смес, която имаше някои от аминокиселините, необходими за производството на протеин, но липсваха незаменими аминокиселини, които гостоприемникът не може да синтезира сам. За трета група мухи учените премахват незаменими аминокиселини от храната една по една, за да определят коя е открита от микробиома.

След 72 часа на различни диети, мухите и в трите групи бяха представени на шведска маса, предлагаща обичайния им захарен разтвор заедно с богата на протеини мая. Изследователите установяват, че мухите от двете групи, в чиято диета липсва каквато и да е незаменима аминокиселина, изпитват силен стремеж към мая, за да компенсират липсващите хранителни вещества. Но когато учените увеличиха пет различни вида бактерии, открити в храносмилателния тракт на мухите - Lactobacillus plantarum, L. brevis, Acetobacter pomorum, Commensalibacter intestini и Enterococcus faecalis - мухите напълно загубиха желанието си да ядат повече протеини.

Изследователите установяват, че нивата на аминокиселини на мухите все още са ниски, което показва, че бактериите не просто заместват хранителните вещества, липсващи в диетата на мухите, като произвеждат самите аминокиселини. Вместо това микробите функционираха като малки метаболитни фабрики, превръщайки храната, която получиха, в нови химикали: метаболити, които изследователите смятат, че може да казват на животното гостоприемник, че може да продължи без аминокиселините. В резултат на този микробен трик мухите успяха да продължат да се размножават например - въпреки че дефицитът на аминокиселини обикновено затруднява растежа и регенерацията на клетките и следователно размножаването, обяснява Рибейро.

Два вида бактерии са били особено ефективни за въздействие върху апетитите на мухите по този начин: Acetobacter и Lactobacillus. Увеличаването и на двете беше достатъчно, за да потисне желанието на мухите за протеини и да увеличи апетита им към захар. Тези две бактерии също възстановиха репродуктивните способности на мухите, което показва, че телата им изпълняват нормални функции, които обикновено се ограничават, когато има хранителен дефицит. „Начинът, по който мозъкът се справя с този компромис с хранителна информация, е много завладяващ и нашето проучване показва, че микробиомът играе ключова роля, за да каже на животното какво да прави“, казва Рибейро.

След това екипът отстрани ензим, необходим за обработка на аминокиселината тирозин в мухите, което прави необходимо мухите да получават тирозин чрез храната си, точно както другите незаменими аминокиселини. Изненадващо те откриха, че Acetobacter и Lactobacillus не са в състояние да потиснат желанието за тирозин в модифицираните мухи. „Това показва, че чревният микробиом е еволюирал, за да титрира само нормалния прием на незаменими аминокиселини“, обяснява Рибейро.

Изследването добавя нова перспектива за коеволюцията на микробите и техните гостоприемници. „Констатациите показват, че има уникален път, който се е развил съвместно между животните и обитаващите ги бактерии в червата и има комуникация отдолу нагоре за диетата“, казва Джейн Фостър, която е невролог от университета Макмастър в Онтарио и не е свързана с проучването.

Въпреки че изследването не уточнява точния механизъм на комуникация, Рибейро смята, че може да приеме различни форми. Силните доказателства от проучването показват, че метаболитите, получени от микроби, носят информация от червата до мозъка, като казват на гостоприемника дали се нуждае от определен вид храна. „Една от големите еволюционни загадки е защо загубихме способността да произвеждаме незаменими аминокиселини“, казва той. „Може би тези метаболити са дали повече свобода на животните да бъдат независими от тези хранителни вещества и понякога да се справят без тях.“

Микробите може да имат свои собствени еволюционни причини за комуникация с мозъка, добавя той. От една страна, те се хранят с каквото и да яде животното гостоприемник. От друга страна, те се нуждаят от приемни животни, за да бъдат социални, за да могат гостите да се разпространят сред населението. Засега данните са ограничени до животински модели, но Рибейро вярва, че комуникацията между червата и мозъка може да осигури благодатна почва за разработване на лечения за хора в бъдеще. „Това е интересен терапевтичен прозорец, който може да се използва за подобряване на поведението, свързано с диетата един ден,“ казва той.