Bacteriile bune intestinale se susțin reciproc pentru a depăși deficiențele dietetice, a schimba comportamentul gazdei și a îmbunătăți reproducerea, arată un nou studiu.

Pentru a analiza modul în care microbiomul influențează comportamentul gazdei, un grup de cercetători de la Champalimaud Centre for the Unknown din Lisabona a folosit într-un studiu¹ musculițele de oțet împreună cu instrumente de înaltă tehnologie pentru a arăta că două bacterii bune intestinale stabilesc o hrănire metabolică transversală care le permite să crească  și să se dezvolte chiar dacă organismul gazdei are o dietă lipsită de substanțele nutritive esențiale pentru dezvoltarea lor, care le permite, de asemenea, să schimbe procesul de luare a deciziilor gazdei.

Microbiomul, rezistent la tulburările alimentare

Rezultatele relevă un mecanism prin care combinația corectă de bacterii poate duce la reziliența microbiomului la tulburările induse de alimentație și la modificări ale funcției creierului.

TE-AR MAI PUTEA INTERESA

Un aport echilibrat de aminoacizi esențiali este crucial pentru a asigura bunăstarea și sănătatea tuturor animalelor. Aminoacizii esențiali sunt elementele de bază ale proteinelor, dar influențează, de asemenea, cât de mulți urmași pot avea animalele și ce decid să mănânce acele animale. În mod curios, autorii acestui studiu  au arătat anterior că microbiomul joacă un rol important în dictarea modului în care aminoacizii influențează creierul. 

Ceea ce li s-a părut cel mai ciudat a fost că bacteriile nu pot afecta deciziile organismului-gazdă decât atunci când sunt prezente în combinații specifice. Este cunoscut faptul că microbiomul conține adesea multe specii diferite de bacterii, dar de ce sunt necesare diferite tipuri de bacterii pentru a influența funcția creierului și a modifica fiziologia gazdei rămâne un mister.

Echipa de cercetare și-a propus, deci, să abordeze acest mister. Studierea modului în care bacteriile afectează fiziologia organismului gazdă este o sarcină descurajantă în organismele care au un microbiom foarte complex. Însă musculițele de oțet au un microbiom mai simplu, ceea ce le face candidate bune pentru analiză. Astfel, savanții au putut cerceta cu precizie mecanismele utilizate de microbiotă pentru a schimba deciziile de alimentație ale gazdei.

Autorii studiului de față au descoperit anterior că muștele private de aminoacizi esențiali dezvoltă un apetit puternic pentru alimente bogate în proteine. Cu toate acestea, în cazul muștelor la care au fost asociate două bacterii care sunt foarte abundente în microbiom (Acetobacter pomorum și Lactobacillus), preferința lor pentru proteine a fost redusă drastic și acestea au preferat să mănânce zahăr.

Obiectivul principal al acestui studiu, afirmă oamenii de știință, a fost să înțeleagă de ce aceste două bacterii anume trebuie să fie prezente pentru a schimba comportamentul de hrănire al muștei.

Lucrările de la mai multe grupuri care studiază microbiomul au arătat că este de obicei necesar ca o comunitate de bacterii, mai degrabă decât bacteriile izolate, să producă un efect asupra comportamentului gazdei - și acest lucru s-a datorat cel mai probabil substanțelor specifice pe care bacteriile le produc: așa-numiții metaboliți. Prin urmare, echipa și-a propus să măsoare interacțiunile metabolice stabilite între bacteriile din microbiom și să cartografieze modul în care bacteriile specifice și metaboliții lor afectează gazda.

Colaborarea dintre ele le permite bacteriilor bune să prospere

Pentru a aborda aceste probleme, autorii au realizat o serie de experimente. Pentru a urmări alegerile alimentare ale muștelor, cercetătorii au profitat de un senzor dezvoltat în laborator - flyPAD - și l-au folosit pentru a măsura cu foarte multe detalii modelul individual de hrănire al muștelor.

Apoi au folosit mutanți bacterieni pentru a înțelege impactul funcțiilor specifice ale celulelor bacteriene asupra comportamentului gazdei. Împreună cu colaboratorii de la Universitatea din Glasgow, cercetătorii din Lisabona au folosit, de asemenea, o tehnică sofisticată, care le-a permis să urmărească metaboliții care au fost schimbați între cele două bacterii diferite.

Oamenii de știință afirmă că au constatat astfel că cele două bacterii fac schimb de metaboliți și că această hrănire încrucișată (sintrofie) le permite să crească și să acționeze asupra gazdei, chiar dacă aliementația acesteia nu conține nutrienții esențiali pentru ele.

Mai exact, cercetătorii au înțeles că tulpinile de Lactobacillus produc lactat, care este folosit de tulpinile Acetobacter pentru a sintetiza aminoacizi și alți metaboliți. Aceștia sunt apoi utilizați de tulpina Lactobacillus care nu le poate sintetiza pentru a continua să producă lactat. 

Mai mult, acești aminoacizi bacterieni sunt foarte probabil folosiți de gazdă pentru a produce ovule. Dar, cel mai important, prin acest studiu s-a aflat că lactatul este folosit și de bacteriile Acetobacter pentru a schimba comportamentul muștei.

Prin stabilirea acestei relații de hrănire încrucișată, comunitatea bacteriană devine rezistentă la schimbările dietetice drastice, permițând creșterea lor în intestinele gazdelor care ingerează alimente lipsite de substanțe nutritive esențiale pentru supraviețuirea lor. 

Este bine stabilit că dieta pe care o avem, spun cercetătorii, afectează atât microbiomul, cât și creierul nostru. Elementul care complică lucrurile este microbiomul, care la rândul său influențează modul în care dieta ne afectează și ce decidem să mâncăm. Dar, combinând tehnologiile potrivite cu sistemul experimental adecvat, se poate ajunge în profunzimea mecanismelor prin care microbiomul interacționează cu dieta noastră pentru a ne afecta creierul și corpul. 

Studiul de față a arătat că asocierile corecte între bacterii pot face microbiomul rezistent la perturbațiile dietetice, explicând de ce unele animale și unii oameni ar putea fi mai sensibili la conținutul de nutrienți ai alimentelor decât alții. Este, de asemenea, un exemplu interesant al modului în care natura stabilește economii circulare în care nimic nu se risipește și toate părțile implicate au de câștigat.

În concluzie, acest studiu este un exemplu important al modului în care organismele model pot fi utilizate pentru a lămuri influența dietei asupra microbiomului și pentru a înțelege contribuțiile individuale ale speciilor bacteriene intestinale asupra funcției și comportamentului creierului.

Metodologiile care au fost utilizate în acest studiu vor permite oamenilor de știință să identifice toate interacțiunile metabolice stabilite între bacterii și vor permite înțelegerea mecanismelor precise responsabile de modificarea a ceea ce gazdele decid să mănânce și funcția creierului. Aceste informații pot fi apoi utilizate pentru a ghida căutarea unor mecanisme similare la animale cu microbiom mult mai complex, inclusiv la oameni. Bacteriile bune pot fi înmulțite cu ajutorul suplimentelor alimentare cu probiotice, precum Lactobacillus.

TE-AR MAI PUTEA INTERESA

Sursă foto: Shutterstock
Bibliografie:
Nature - Metabolic cross-feeding in imbalanced diets allows gut microbes to improve reproduction and alter host behaviour
https://www.nature.com/articles/s41467-020-18049-9
1. Studiul „Metabolic cross-feeding in imbalanced diets allows gut microbes to improve reproduction and alter host behavior”, apărut în Nature Communications (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-18049-9, autori: Sílvia F. Henriques et al.