Bacteriile intestinale interpretează semnalele alimentare pentru a reglementa ceasul biologic al organismului
Cercetările recente de la Universitatea Carnegie Mellon sugerează că unele dintre cei mai importanți „ceasuri” biologici ai corpului se află în intestin.
Un studiu condus de Zheng Kuang, profesor asociat în cadrul Departamentului de Științe Biologice, a arătat că bacteriile intestinale pot detecta momentul în care oamenii consumă alimente și emit semnale care ajută celulele intestinale să absoarbă nutrienți la momentul potrivit din zi. Aceste descoperiri dezvăluie o legătură necunoscută anterior între microbiom, ritmurile circadiene și metabolism.
Bacteriile nu au acces la lumină, ci utilizează alimentația ca semnal pentru a marca timpul. Atunci când consumăm hrană, ele produc molecule care comunică cu celulele intestinale și contribuie la coordonarea absorbției nutrienților.
Studiul răspunde unei întrebări de lungă durată în știința microbiomului cu privire la modul în care bacteriile influențează ritmurile zilnice ale organismului, având un impact asupra sănătății generale.
Oamenii de știință au descoperit că tulpina de bacterii studiată metabolizează fitatul, un compus natural întâlnit în alimente precum nucile, semințele și cerealele. Pe măsură ce bacteriile descompun fitatul, ele produc molecule care activează o proteină în celulele intestinale, care apoi activează genele responsabile de absorbția nutrienților.
Bacteriile ajută organismul să recunoască prezența alimentelor și că este momentul să profite la maximum de acestea. „Aceste bacterii au evoluat alături de oameni timp de milioane de ani”, a spus Kuang. „Când hrana era disponibilă, era benefic să se absoarbă cât mai mulți nutrienți posibil.”
Studiul oferă, de asemenea, o nouă perspectivă asupra problemelor cu care se confruntă oamenii astăzi, cum ar fi obezitatea. Folosind modele animale, cercetătorii au descoperit că bacteriile capabile să activeze acest drum metabolic au promovat acumularea de grăsimi atunci când animalele au consumat diete bogate în calorii. La prima vedere, acest lucru ar putea părea dăunător. Dar Kuang susține că acest sistem a ajutat oamenii să supraviețuiască atunci când hrana era rară. Pentru majoritatea istoriei umane, obținerea unui număr suficient de calorii reprezenta o provocare. Bacteriile care ajutau organismul să extragă mai multă energie din hrană ofereau un avantaj clar.
„În trecut, această relație ne-a ajutat să creștem și să supraviețuim”, a spus Kuang. „Astăzi, trăim într-un mediu diferit, cu acces constant la alimente bogate în calorii. Un sistem care odată era benefic poate acum contribui la probleme metabolice.”
Pentru a testa această idee, cercetătorii au studiat, de asemenea, animale hrănite cu diete sărace în nutrienți, pentru a reflecta mai bine condițiile întâmpinate de populațiile subnutrite. În cazul acestor animale, bacteriile și moleculele produse de acestea au îmbunătățit creșterea, ajutând animalele să obțină mai mulți nutrienți din alimentele limitate.
Potrivit lui Kuang, bacteriile implicate în absorbția nutrienților ar putea fi folosite, în viitor, pentru a aborda problema malnutriției. Bacteriile studiate se regăsesc la oameni și ar putea apărea în cantități mai mici la copiii subnutriți comparativ cu cei sănătoși, a adăugat Kuang. Lucrările viitoare vor explora dacă stimularea acestor bacterii ar putea ajuta populațiile afectate de insecuritate alimentară să obțină mai mulți nutrienți și să promoveze o creștere sănătoasă.
De asemenea, el vede aplicații potențiale în agricultură, inclusiv abordări bazate pe microbiom care ar putea îmbunătăți creșterea animalelor de fermă. Deși aplicațiile în nutriție și agricultură mai sunt ani distanță, descoperirile relevă că ceasurile biologice sunt influențate de mai mult decât de lumina soarelui.
„Alinierea dintre momentul în care mâncăm și momentul în care organismul nostru se așteaptă la hrană pare a fi foarte importantă”, a spus Kuang. „Cercetările noastre sugerează că menținerea unor tipare consistente de alimentație ar putea ajuta la susținerea unei relații sănătoase între microbiom și organism.”
