Cercetătorii descoperă un circuit ascuns între intestin și creier care stimulează pofta de proteine
Consumul de alimente depășește simpla satisfacere a necesarului caloric. Corpul trebuie să obțină și echilibrul corect al nutrienților, în special aminoacizii esențiali, care sunt componentele proteinelor pe care organismul nu le poate produce singur.
Recent, cercetătorii au descoperit un sistem de comunicare ascuns între intestin și creier, care ajută animalele să detecteze lipsa proteinelor și le stimulează să caute nutrienții necesari.
O echipă condusă de SUH Seong-Bae, de la Centrul pentru Fiziologia Microbiomului-Corp-Creier al Institutului pentru Științe Fundamentale (IBS), împreună cu specialiști de la Universitatea Națională din Seul și Universitatea Ewha Womans, a identificat o rețea de semnalizare intestin-creier necunoscută până acum, care își modifică rapid comportamentul alimentar atunci când nivelul proteinelor scade.
Rezultatele studiului au fost publicate în revista Science pe 21 mai.
Cum detectează intestinul deficitul de proteine
Proteinele sunt esențiale deoarece conțin aminoacizi pe care animalele nu îi pot produce singure. De-a lungul timpului, s-a știut că animalele tindeau să caute alimente bogate în proteine atunci când erau private de acestea, dar modul exact în care organismul percepe această deficiență a rămas neclar.
Cercetătorii au descoperit că intestinul răspunde la lipsa proteinelor prin două căi de comunicare separate, dar coordonate.
Prima cale acționează rapid prin sistemul nervos, alertând rapid creierul că aminoacizii esențiali lipsesc. A doua cale acționează mai lent prin hormoni circulanți în organism, ajutând la menținerea comportamentului de căutare a proteinelor pe o perioadă mai lungă.
Pentru a descoperi mecanismul, echipa a studiat muștele fructe, care sunt frecvent folosite pentru a investiga circuitele neuronale implicate în comportamentul alimentar. Prin imagistica cerebrală, teste comportamentale și experimente genetice, oamenii de știință au mapat circuitele specifice implicate.
Când muștele nu au avut proteine în dietă, celulele specializate din intestine au eliberat un hormon peptidic numit CNMa. Acest hormon a activat neuronii enterici conectați la intestin, care apoi au transmis rapid semnalele către creier printr-o cale neurală directă intestin-creier.
În același timp, CNMa a fost transportat și prin sânge ca hormon, ajungând la creier mai lent și întărind dorința de a căuta aminoacizii esențiali.
„Studiul nostru arată că intestinul nu este doar un organ digestiv, ci un sistem senzorial activ care monitorizează continuu starea nutrițională și ghidează direct deciziile comportamentale”, a declarat SUH Seong-Bae.
Semnalele intestinale schimbă preferințele alimentare de la zahăr la proteine
Noua rețea identificată nu a determinat doar animalele să consume mai mult în general. Mai degrabă, a modificat specific ceea ce doreau să mănânce.
Cercetătorii au descoperit că deficitul de proteine a crescut atracția pentru nutrienții proteici, în timp ce a redus interesul pentru zahăr.
Semnalizarea CNMa a suprasolicitat activitatea în celulele cerebrale sensibile la zahăr, numite neuroni DH44. Drept rezultat, preferințele alimentare s-au schimbat de la carbohidrați către nutrienți bogați în proteine.
Studiul a arătat, de asemenea, că bacteriile intestinale joacă un rol important în acest proces. Muștele fructe fără microbi normali în intestin au prezentat o activare mult mai puternică a neuronilor cerebrali care caută aminoacizi, sugerând că microbiomul ajută la reglarea disponibilității nutrienților și a comportamentului alimentar.
Comportament similar de căutare a proteinelor găsit și la șoareci
Cercetătorii au găsit dovezi că același mecanism de bază există și la mamifere.
Experimentele pe șoareci au arătat că animalele private de proteine au dezvoltat o preferință puternică pentru aminoacizii esențiali, similar cu comportamentul observat la muștele fructe.
O descoperire surprinzătoare a implicat FGF21, un hormon considerat anterior central în apetitul pentru proteine la mamifere. Chiar și șoarecii lipsiți de FGF21 au prezentat comportament puternic de căutare a aminoacizilor.
Cercetătorii afirmă că acest lucru sugerează că animalele dispun de sisteme suplimentare de detectare a nutrienților care nu au fost încă identificate de oamenii de știință.
În general, descoperirile sugerează că animalele nu devin doar mai flămânde atunci când lipsesc nutrienți. În schimb, creierul pare să prioritizeze selectiv alimentele care conțin nutrienții de care organismul specific are nevoie.
Implicarea potențială în obezitate și tulburări alimentare
Cercetătorii cred că această descoperire ar putea contribui la o mai bună înțelegere a obezității, bolilor metabolice și tulburărilor alimentare. „Cele mai multe medicamente actuale pentru controlul apetitului și obezității se bazează pe semnalizarea hormonilor intestinali, totuși cunoaștem încă relativ puțin despre modul în care semnalele intestinale produse natural influențează creierul și comportamentul”, a spus SUH Seong-Bae. „Acest studiu dezvăluie principii fundamentale ale selecției nutrienților prin axa intestin-creier și oferă o bază pentru strategii terapeutice viitoare care țintesc tulburările metabolice și alimentare.”
