Et gjennombrudd som gjenoppfinner hvordan tarmen og hjernen kommuniserer

I en banebrytende studie som tenker nytt om måten tarmen og hjernen kommuniserer på, har forskere oppdaget det de kaller en «nevrobiotisk sans» – et nytt system som lar hjernen reagere i sanntid på signaler fra mikrobene som lever i tarmen vår.

En ny studie utført av nevroforskerne Diego Bojorquez, PhD, og M. Maya Kelberer, PhD ved Duke University School of Medicine, publisert i tidsskriftet Nature, fokuserer på nevropoder, små sanseceller som kler epitelet i tykktarmen. Disse cellene gjenkjenner et vanlig mikrobielt protein og sender raske signaler til hjernen som bidrar til å undertrykke appetitten.

Men det er bare begynnelsen. Teamet mener at denne nevrobiotiske sansen kan tjene som en bredere plattform for å forstå hvordan tarmen sanser mikrober, som påvirker alt fra spisevaner til humør – og til og med hvordan hjernen kan forme mikrobiomet som respons.

«Vi var interessert i om kroppen kan gjenkjenne mikrobielle signaler i sanntid – ikke bare som en immun- eller inflammatorisk respons, men som en nevral respons som umiddelbart påvirker atferd»,
sa Diego Bojorquez, PhD, professor i medisin og nevrobiologi ved Duke University School of Medicine og seniorforfatter av studien.

Hovedingrediensen er flagellin, et eldgammelt protein som utgjør bakteriens flagellum, den halelignende strukturen som bakterier bruker for å bevege seg. Når vi spiser, frigjør noen tarmbakterier flagellin. Nevropoder oppdager det gjennom en reseptor kalt TLR5 og sender et signal gjennom vagusnerven, hovedkommunikasjonslinjen mellom tarmen og hjernen.

Teamet, støttet av US National Institutes of Health, la frem en dristig hypotese: flagellin fra bakterier i tykktarmen kunne aktivere nevropoder og utløse et appetittdempende signal til hjernen – en direkte mikrobiell påvirkning på atferd.

Forskerne testet dette ved å faste mus over natten og deretter injisere en liten dose flagellin direkte i tykktarmen. Disse musene spiste mindre.

Da forskerne gjentok det samme eksperimentet på mus som manglet TLR5-reseptoren, endret ingenting seg. Musene fortsatte å spise og gikk opp i vekt – en indikasjon på at denne signalveien bidrar til å regulere appetitten. Funnene tyder på at flagellin sender et «nok»-signal gjennom TLR5, slik at tarmen kan fortelle hjernen at det er på tide å slutte å spise. Uten denne reseptoren kommer ikke budskapet frem.

Oppdagelsen ble muliggjort av studiens hovedforfattere, Winston Liu, MD, PhD, Emily Olway, begge masterstudenter i Health Scientists Training Program, og postdoktor Naama Reicher, PhD. Eksperimentene deres viste at forstyrrelse av denne signalveien endrer musenes spiseatferd, noe som tyder på en dypere forbindelse mellom tarmmikrober og atferd.

«Når jeg ser fremover, tror jeg dette arbeidet vil være spesielt nyttig for det bredere vitenskapelige samfunnet for å forklare hvordan mikrober påvirker atferden vår», sier Bojorquez.
«Det åpenbare neste steget er å studere hvordan spesifikke dietter endrer den mikrobielle sammensetningen i tarmen. Dette kan være et nøkkelelement i å løse problemer som fedme eller psykiske lidelser.»