Dieta gospodarza pod dyktando bakterii jelitowych – pokazują badania naukowe

To co spożywamy wpływa na równowagę drobnoustrojów w naszym przewodzie pokarmowym. Możemy wybrać na lunch kanapkę z bekonem, sałatą i pomidorem albo produkt nabiałowy i ta decyzja może spowodować zwiększenie populacji jednych bakterii w jelitach kosztem innych. Wraz ze zmianami ich względnej liczebności, zmieniają się wydzielane przez nie substancje, aktywują różne geny i wchłaniane są inne składniki odżywcze.

W artykule opublikowanym w otwartym czasopiśmie »PLOS Biology« neuronaukowcy informują, że konkretne rodzaje flory jelitowej pomagają gospodarzowi wykrywać niedobory składników odżywczych w pożywieniu i precyzyjnie miareczkować ilości tych składników, których powinno ono dostarczyć. „To co te bakterie robią z apetytem można przyrównać do optymalizacji długości trasy, jaką samochód jest w stanie przejechać bez konieczności tankowania” – stwierdza naczelny autor, Carlos Ribeiro.

Zespół przeprowadził eksperymenty z muszką owocową, Drosophila melanogaster, modelowym organizmem, który pozwolił naukowcom rozłożyć na części pierwsze złożone interakcje między dietą a drobnoustrojami i ich wpływem na preferencje żywieniowe. Najpierw nakarmili jedną grupę muszek roztworem sacharozy zawierającym wszelkie niezbędne aminokwasy. Druga grupa otrzymała mieszankę, w której znalazły się niektóre z aminokwasów potrzebnych do budowania białek, ale brakowało tych niezbędnych, których organizm gospodarza nie jest w stanie samodzielnie syntetyzować. W przypadku trzeciej grupy muszek naukowcy usuwali kolejno z pożywienia niezbędne aminokwasy, aby ustalić, których brak zostanie wykryty przez mikrobiom.

Po 72 godzinach, muszkom ze wszystkich trzech grup zaserwowano bufet, a w nim ich normalną słodką mieszankę wraz z bogatymi w białka drożdżami. Pierwsze wyniki pokazały, że muszki pozbawione aminokwasów wykazywały się obniżoną płodnością i podwyższoną skłonnością do żywności bogatej w białka. Zespół stwierdził ponadto, że usunięcie któregokolwiek z niezbędnych aminokwasów wystarczyło do zintensyfikowania apetytu muszek na żywność wysokobiałkową.

Następnie zespół badawczy przetestował wpływ wywierany na wybór żywności przez pięć różnych gatunków bakterii naturalnie występujących w jelitach muszek owocówek. Wyniki przekroczyły oczekiwania naukowców. Dwa gatunki bakterii były w stanie zniwelować zwiększony apetyt na białko u muszek, które otrzymały pożywienie pozbawione niezbędnych aminokwasów. „Z odpowiednim mikrobiomem muszki są w stanie stawić czoła tym niekorzystnym sytuacjom żywieniowym” – zauważa członkini zespołu, Zita Carvalho-Santos.

„Muszka owocowa posiada pięć głównych gatunków bakterii, a człowiek ma ich setki” – dodaje współautorka, Patrícia Francisco. Podkreśla to zasadność korzystania z prostych modeli zwierzęcych w celu uzyskania wglądu w czynniki, które mogą być rozstrzygające dla zdrowia człowieka.

Padło więc zasadnicze pytanie: w jaki sposób te bakterie mogą oddziaływać na mózg, aby zmienić apetyt? „Nasza pierwsza hipoteza była taka, że być może bakterie dostarczają muszkom brakujących niezbędnych aminokwasów” – wyjaśnia Santos. Zespół zauważył jednak, że doświadczenia nie potwierdzają tej hipotezy. Raczej „wydaje się, że [bakterie jelitowe] wywołują jakąś zmianę metaboliczną, która oddziałuje bezpośrednio na mózg i organizm, naśladując stan przesytu białkami” – tłumaczy Santos.

Drobnoustroje jelitowe mogą mieć swoje własne powody ewolucyjne, dla których komunikują się z mózgiem – żywią się tym, co zje gospodarz. Zależy też im na stadnych zachowaniach gospodarzy, aby rozprzestrzeniać się w ten sposób w populacji. Dane na razie ograniczają się do modeli zwierzęcych, ale Ribeiro wierzy, że komunikacja jelita-mózg może stanowić dobry punkt wyjścia do opracowywania w przyszłości terapii dla ludzi. „To interesujące okno terapeutyczne, które można by kiedyś wykorzystać do poprawy zachowań związanych z dietą” – podsumowuje.

Więcej informacji:
witryna projektu