Jak vám střevní bakterie pomáhají cvičit odesláním dopaminových zásahů do mozku

Přesvědčivá nová studie identifikovala u myší dráhu střeva a mozku, která spojuje specifické střevní bakterie s motivací zvířat ke cvičení. Pokud se stejná cesta potvrdí u lidí, mohlo by to znamenat, že modifikace něčího mikrobiomu může pomoci vyvolat touhu po cvičení.

Vztah mezi cvičením a střevními bakteriemi je relativně rodícím se koutkem světa výzkumu mikrobiomu. Před několika lety vědci z Harvard Medical School předložili přesvědčivou hypotézu: mohou mikrobi žijící v našich střevech ovlivňovat náš sportovní výkon?

Studiem mikrobiomů 15 elitních maratonských běžců výzkum zjistil, že nejen že byly u sportovců ve srovnání s normálními jedinci detekovány specifické bakteriální druhy ve větším množství, ale došlo k zajímavým změnám mikrobiomů běžců v předstihu a po něm. velký maraton. Studie spekulovala, že určité bakterie by mohly „zvyšovat výkon“.

Novější studie posunula hypotézu o krok dále a zeptala se, zda střevní bakterie ovlivňují motivaci ke cvičení. Tento výzkum zjistil, že zdravé myši snížily svůj zájem o běhání na kole poté, co antibiotika odstranila velké části jejich střevních bakterií.

Aby tedy mohl tým výzkumníků z Perelman School of Medicine komplexně prozkoumat jakoukoli možnou souvislost mezi střevem a motivací ke cvičení, zahájil svůj výzkum od začátku. Shromáždili několik stovek geneticky odlišných myší a hledali jakékoli zásadní biologické rozdíly, které by mohly vysvětlit variabilitu výkonu každého zvířete.

První analýza se zabývala genomickými rozdíly mezi každým zvířetem. Navzdory provádění masivních asociačních studií v celém genomu vědci nenašli žádnou konkrétní genetickou vlastnost, která by odlišovala myši, které trávily spoustu času dobrovolným cvičením, od těch, které se rozhodly cvičit málo.

Pokud jde o mikrobiom, vědci zjistili, že klíčem jsou střevní bakterie. Nejen, že léčba antibiotiky snížila zájem zvířat o cvičení asi o 50 procent, ale výzkumníci se zaměřili na dva specifické bakteriální druhy, které, jak se zdálo, většinou ovlivňovaly preference cvičení: Eubacterium rectale a Coprococcus eutactus.

Zatím je to dobré, ale všechny důkazy byly stále asociační. Výzkumníci chtěli pochopit jak některé bakterie mohou přímo ovlivňovat motivaci ke cvičení.

Při přiblížení myších mozků výzkumníci zjistili, že cvičení spustilo dopaminovou signální dráhu střeva a mozku. Senzorické neurony v tlustém střevě se zdály být po cvičení stimulovány a tyto neurony vysílaly signály do mozku, které vedly k uvolňování dopaminu ve striatu, oblasti, která řídí pohyb a odměnu.

A co aktivovalo ty smyslové signály ve střevech? Hádáte správně, dva bakteriální druhy dříve spojené se zvýšeným výkonem při cvičení. Oba typy bakterií exprimovaly metabolity zvané amidy mastných kyselin (FAA) a tyto molekuly stimulovaly senzorické neurony ve střevě, které pak mluvily do mozku.

Z mnoha fascinujících otázek vznesených těmito zjištěními vědci naznačují, že možná nejkurióznější je evoluční původ tohoto symbiotického mechanismu. Jedna hypotéza vznesená ve studii je, že omezená dostupnost určitých živin v daném prostředí by mohla propagovat specifickou střevní bakteriální populaci, která více přispívá k dlouhodobé fyzické aktivitě. Takže v zásadě, aby bylo zvíře zdravé, muselo být motivováno trávit spoustu času hledáním různých potravin.

Komentář ke studii od dvojice biologů z Kalifornské univerzity v Los Angeles předkládá odlišnou hypotézu a uvádí, že vztah může být méně o fyzické aktivitě vyvolané dopaminem a více souvisí s funkcemi signalizujícími bolest ze stejných senzorických funkcí střeva. neurony.

„Evoluční vysvětlení takové regulační kontroly mikroby na kognitivní funkci jejich hostitele je záhadné,“ píší vědci, kteří na nové studii nepracovali. „Je možné, že pozorovaný účinek je náhoda, ke které dochází sekundárně k místním střevním funkcím molekul produkovaných bakteriemi. Vzhledem k tomu, že senzorické neurony exprimující TRPV1 také přenášejí signalizaci související s bolestí, může alternativní vysvětlení zahrnovat prospěšnou vzájemnou závislost ve vztahu.“ mezi zdravím střev a schopností zapojit se do energeticky náročných fyzických aktivit.“

Samozřejmě je důležité dodat upozornění, že tyto nálezy byly zatím prokázány pouze u myší. Další práce bude muset ověřit, zda se podobná dráha střeva a mozku nachází u lidí.

Pokud se však potvrdí u lidí, pak jsou důsledky pro budoucí terapeutické intervence významné. Nejen, že je možné spekulovat o potenciálu doplňování stravy, životního stylu nebo metabolitů k podpoře motivace člověka ke cvičení, ale obecněji, výzkumníci naznačují, že je pravděpodobné, že střeva mohou ovlivnit další neurotransmitery a dráhy závislé na dopaminu. To by znamenalo, že je možné, že prostřednictvím mikrobiomu mohou být ovlivněny různé poruchy nálady.

„Vydláždí tak cestu pro obecnější koncept ‚interoceptomimetik‘ – molekul, které stimulují aferentní smyslové dráhy, a tím ovlivňují mozkovou aktivitu periferním zásahem,“ uzavírají výzkumníci ve studii. „Pokud se to týká lidí, naše zjištění naznačují, že interoceptomimetika, která stimulují motivaci ke cvičení, mohou představovat silnou příležitost, jak čelit škodlivým dopadům sedavého životního stylu na zdraví.“

Nová studie byla zveřejněna v Příroda.

Zdroj: Penn Medicine