Hogyan mondják a bélbaktériumok vendéglátóiknak, mit egyenek

A sóvárgás elnyomásával vagy növelésével a mikrobák segítenek az agynak eldönteni, hogy a szervezetnek milyen ételekre van szüksége

bélbaktériumok

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

A tudósok évtizedek óta tudják, hogy amit megeszünk, megváltoztathatja az emésztőrendszerünkben található mikrobák egyensúlyát. A BLT szendvics vagy a joghurt parfét választása ebédre növelheti egyes baktériumok populációját és csökkentheti más baktériumok számát - és relatív számuk változásával különböző anyagokat választanak ki, különböző géneket aktiválnak és különböző tápanyagokat szívnak fel.

És ezek az ételválasztások valószínűleg kétirányúak. A bélmikrobákról kimutatták, hogy befolyásolják az étrendet és a viselkedést, valamint a szorongást, a depressziót, a magas vérnyomást és számos egyéb állapotot. De rejtély, hogy ezek a trillió apró vendég - együttesen mikrobiómnak nevezik - milyen hatással van a döntéseinkre, hogy mely ételeket töltsük a szánkba.

Az idegtudósok azt tapasztalták, hogy a bélflóra bizonyos típusai segítenek egy gazdaállatnak felderíteni, hogy mely tápanyagok hiányoznak az ételből, majd finoman titrálják, hogy ezeknek a tápanyagoknak mekkora részét kell a gazdának megennie. "Amit a baktériumok az étvágy után tesznek, az olyan, mintha optimalizálnánk, hogy egy autó mennyi ideig tud közlekedni anélkül, hogy több benzint kellene adni a tartályba" - mondja Carlos Ribeiro vezető szerző, aki a Drosophila melanogaster, egyfajta gyümölcslégy étkezési viselkedését tanulmányozza. a Champalimaud ismeretlen központjában Lisszabonban.

A PLOS Biology nemrégiben megjelent cikkében Ribeiro és csapata bemutatta, hogy a mikrobióm hogyan befolyásolja a drosophila táplálkozási döntéseit. Először a legyek egy csoportját etették meg az összes szükséges aminosavat tartalmazó szacharózoldattal. Egy másik csoport kapott egy keveréket, amely tartalmazta a fehérje előállításához szükséges aminosavak egy részét, de hiányzott azokból az esszenciális aminosavakból, amelyeket a gazda önmagában nem tud szintetizálni. A legyek harmadik csoportjára a tudósok egyesével eltávolították az esszenciális aminosavakat az ételből, hogy megállapítsák, melyiket észleli a mikrobiom.

A különféle diétákon eltöltött 72 óra elteltével a legyek mindhárom csoportban büfével látták el a fehérjében gazdag élesztő mellett szokásos cukros oldatukat. A kutatók azt találták, hogy a legyek abban a két csoportban, amelyek étrendjében egyetlen esszenciális aminosav hiányzott, erősen megkívánták az élesztőt a hiányzó tápanyagok pótlására. De amikor a tudósok megnövelték a legyek emésztőrendszerében megtalálható ötféle baktériumot - Lactobacillus plantarum, L. brevis, Acetobacter pomorum, Commensalibacter bowini és Enterococcus faecalis -, a legyek teljesen elvesztették a vágyat, hogy több fehérjét fogyasszanak.

A kutatók azt találták, hogy a legyek aminosavszintje továbbra is alacsony, ami azt jelzi, hogy a baktériumok nem egyszerűen a legyek étrendjéből hiányzó tápanyagokat helyettesítik azzal, hogy maguk állítják elő az aminosavakat. Ehelyett a mikrobák kis anyagcsere-gyárakként működtek, átalakítva a kapott ételt új vegyi anyagokká: metabolitokká, amelyekről a kutatók úgy vélik, hogy a gazdaállatnak azt mondják, hogy képes folytatni az aminosavak nélkül. E mikrobiális trükk eredményeként a legyek folytatni tudták például a szaporodást - annak ellenére, hogy az aminosavhiány általában gátolja a sejtek növekedését és regenerálódását, tehát a szaporodást - magyarázza Ribeiro.

Kétféle baktérium volt különösen hatékony a legyek étvágyának ilyen módon történő befolyásolásában: az Acetobacter és a Lactobacillus. Mindkettő növelése elegendő volt a legyek fehérjevágyának elnyomására és a cukor iránti étvágyuk növelésére. Ez a két baktérium a legyek reprodukciós képességeit is helyreállította, jelezve, hogy testük normális funkciókat lát el, amelyek általában korlátozottak, ha táplálékhiány van. "Nagyon lenyűgöző, hogy az agy hogyan kezeli a táplálkozási információk ezen kompromisszumát, és tanulmányunk azt mutatja, hogy a mikrobióm kulcsszerepet játszik abban, hogy az állatnak mit kell tennie" - mondja Ribeiro.

Ezután a csoport eltávolította a tirozin aminosav legyekben történő feldolgozásához szükséges enzimet, ami miatt a legyek táplálékukon keresztül kapják a tirozint, csakúgy, mint más esszenciális aminosavakat. Meglepő módon azt találták, hogy az Acetobacter és a Lactobacillus nem képesek elnyomni a módosított legyek tirozin iránti vágyát. "Ez azt mutatja, hogy a bél mikrobioma úgy fejlődött, hogy csak a normál esszenciális aminosav bevitelt titrálja" - magyarázza Ribeiro.

A kutatás új perspektívát ad a mikrobák és gazdaszervezeteik koevolúciójáról. "A megállapítások azt mutatják, hogy van egy egyedülálló útvonal, amely összefogott az állatok és a bélben élő baktériumok között, és alulról felfelé irányuló kommunikáció folyik az étrendről" - mondja Jane Foster, aki az ontariói McMaster Egyetem idegtudósa és nem társult a vizsgálattal.

Bár a kutatás nem határozza meg a kommunikáció pontos mechanizmusát, Ribeiro szerint ez különböző formákat ölthet. A tanulmány erős bizonyítékai azt mutatják, hogy a mikrobákból származó metabolitok információt továbbítanak a bélből az agyba, és megmondják a gazdának, hogy szüksége van-e egyfajta táplálékra. "Az egyik nagy evolúciós rejtély, hogy miért veszítettük el az esszenciális aminosavak termelésének képességét" - mondja. "Lehet, hogy ezek a metabolitok nagyobb mozgásteret adtak az állatoknak, hogy függetlenek ettől a tápanyagtól és néha nélkülük is megbirkózzanak."

A mikrobáknak megvannak a maguk evolúciós okai az aggyal való kommunikációra - teszi hozzá. Egyrészt abból táplálkoznak, bármit is eszik a gazdaállat. Másiknak szükségük van arra, hogy a gazdaállatok társadalmi legyenek, hogy a vendégek elterjedhessenek a lakosság körében. Az adatok egyelőre állatmodellekre korlátozódnak, de Ribeiro úgy véli, hogy a bél-agy kommunikáció termékeny talajt biztosíthat a jövőben az emberek kezelésének fejlesztéséhez. "Ez egy érdekes terápiás ablak, amelyet fel lehet használni az étrenddel kapcsolatos magatartás javítására egy nap" - mondja.