Et gennembrud, der gentænker, hvordan tarmen og hjernen kommunikerer

I et banebrydende studie, der gentænker den måde, tarmen og hjernen kommunikerer på, har forskere opdaget, hvad de kalder en "neurobiotisk sans" - et nyt system, der gør det muligt for hjernen at reagere i realtid på signaler fra de mikrober, der lever i vores tarm.

En ny undersøgelse foretaget af neuroforskerne Diego Bojorquez, PhD, og M. Maya Kelberer, PhD fra Duke University School of Medicine, og offentliggjort i tidsskriftet Nature, fokuserer på neuropoder, små sanseceller, der beklæder tyktarmens epitel. Disse celler genkender et fælles mikrobielt protein og sender hurtige signaler til hjernen, der hjælper med at undertrykke appetitten.

Men det er kun begyndelsen. Holdet mener, at denne neurobiotiske sans kan tjene som en bredere platform til at forstå, hvordan tarmen registrerer mikrober, der påvirker alt fra spisevaner til humør – og endda hvordan hjernen kan forme mikrobiomet som reaktion.

"Vi var interesserede i, om kroppen kan genkende mikrobielle signaler i realtid – ikke blot som et immun- eller inflammatorisk respons, men som et neuralt respons, der øjeblikkeligt påvirker adfærd,"
sagde Diego Bojorquez, ph.d., professor i medicin og neurobiologi ved Duke University School of Medicine og seniorforfatter af studiet.

Hovedingrediensen er flagellin, et gammelt protein, der udgør bakteriens flagellum, den halelignende struktur, som bakterier bruger til at bevæge sig. Når vi spiser, frigiver nogle tarmbakterier flagellin. Neuropoder registrerer det gennem en receptor kaldet TLR5 og sender et signal gennem vagusnerven, den primære kommunikationslinje mellem tarmen og hjernen.

Holdet, støttet af de amerikanske National Institutes of Health, fremsatte en dristig hypotese: flagellin fra bakterier i tyktarmen kunne aktivere neuropoder og udløse et appetitundertrykkende signal til hjernen – en direkte mikrobiel indflydelse på adfærd.

Forskerne testede dette ved at faste musene natten over og derefter injicere en lille dosis flagellin direkte i deres tyktarm. Disse mus spiste mindre.

Da forskerne gentog det samme eksperiment på mus, der manglede TLR5-receptoren, ændrede intet sig. Musene fortsatte med at spise og tog på i vægt – et tegn på, at denne signalvej hjælper med at regulere appetitten. Resultaterne tyder på, at flagellin sender et "nok"-signal gennem TLR5, hvilket gør det muligt for tarmen at fortælle hjernen, at det er tid til at stoppe med at spise. Uden denne receptor når budskabet ikke igennem.

Opdagelsen blev muliggjort af studiets hovedforfattere, Winston Liu, MD, PhD, Emily Olway, begge kandidatstuderende i Health Scientists Training Program, og postdoc Naama Reicher, PhD. Deres eksperimenter viste, at forstyrrelse af denne signalvej ændrer mus' fødeadfærd, hvilket tyder på en dybere forbindelse mellem tarmmikrober og adfærd.

"Fremadrettet tror jeg, at dette arbejde vil være særligt nyttigt for det bredere videnskabelige samfund til at forklare, hvordan mikrober påvirker vores adfærd," siger Bojorquez.
"Det oplagte næste skridt er at undersøge, hvordan specifikke diæter ændrer den mikrobielle sammensætning i tarmen. Dette kan være et nøgleelement i at løse problemer som fedme eller psykiske lidelser."