Если путь от кишечника к мозгу, обнаруженный у мышей, также существует у людей, его можно использовать в качестве эффективного метода для улучшения физических упражнений и улучшения общего состояния здоровья.
Исследователи обнаружили у мышей путь от кишечника к мозгу, который повышает физическую работоспособность.
Согласно исследованию, опубликованному в Природапод руководством исследователей из Медицинской школы Перельмана в Пенсильванский университет, некоторые виды кишечных бактерий могут активировать нервы в кишечнике, чтобы усилить желание заниматься спортом. Исследование на мышах выявило путь от кишечника к мозгу, который объясняет, как эти бактерии могут повышать физическую работоспособность.
Исследование показало, что различия в беговых характеристиках среди группы лабораторных мышей в основном были вызваны наличием определенных видов кишечных бактерий у мышей с лучшими показателями. Исследователи определили, что этот эффект связан с небольшими молекулами, называемыми метаболитами, которые производят эти бактерии. Эти метаболиты активируют сенсорные нервы в кишечнике, что, в свою очередь, увеличивает активность в области мозга, которая контролирует мотивацию во время упражнений.
«Если мы сможем подтвердить наличие аналогичного пути у людей, это может предложить эффективный способ повысить уровень физической активности людей для улучшения общественного здоровья в целом», — сказал старший автор исследования Кристоф Тайсс, доктор философии, доцент кафедры микробиологии. в Пенсильванской больнице.
Тайсс и его коллеги организовали исследование для широкого поиска факторов, определяющих эффективность упражнений. Они записали последовательности генома, виды кишечных бактерий, метаболиты кровотока и другие данные для генетически разнообразных мышей. Затем они измерили количество ежедневных добровольных прогонов колес, которые выполняли животные, а также их выносливость.
Исследователи проанализировали эти данные с помощью машинного обучения, ища признаки мышей, которые могли бы лучше всего объяснить значительные межиндивидуальные различия животных в беговых характеристиках. Они были удивлены, обнаружив, что генетика, по-видимому, объясняет лишь небольшую часть этих различий в производительности, тогда как различия в популяциях кишечных бактерий оказались значительно более важными. На самом деле, они заметили, что введение мышам антибиотиков широкого спектра действия для избавления от кишечных бактерий снизило их беговую производительность примерно наполовину.
В конце концов, в ходе многолетнего научно-исследовательского процесса, в котором участвовало более дюжины отдельных лабораторий в Пенсильвании и других местах, исследователи обнаружили, что два вида бактерий тесно связаны с более высокой производительностью. Эубактерии ректальные и Копрокок эутактуспроизводят метаболиты, известные как жирные
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>acid[{“attribute=””>acid амиды (ФАА). Последний стимулирует рецепторы, называемые эндоканнабиноидными рецепторами CB1, на сенсорных нервах, встроенных в кишечник, которые соединяются с мозгом через позвоночник. Стимуляция этих нервов, усеянных рецепторами CB1, вызывает повышение уровня нейротрансмиттера дофамина во время упражнений в области мозга, называемой вентральным полосатым телом.
Полосатое тело является критическим узлом в сети вознаграждения и мотивации мозга. Исследователи пришли к выводу, что дополнительный дофамин в этой области во время упражнений повышает производительность, усиливая желание тренироваться.
«Этот путь мотивации от кишечника к мозгу мог развиться, чтобы связать доступность питательных веществ и состояние популяции кишечных бактерий с готовностью к длительной физической активности», — сказал соавтор исследования Дж. Николас Бетли, доктор философии. , адъюнкт-профессор биологии Школы искусств и наук Пенсильванского университета. «Это направление исследований может развиться в совершенно новую отрасль физиологии упражнений».
Полученные данные открывают множество новых направлений научных исследований. Например, в ходе экспериментов были получены данные о том, что у более продуктивных мышей наблюдался более интенсивный «кайф бегуна» — измеряемый в данном случае снижением болевой чувствительности, — намекая на то, что это хорошо известное явление также, по крайней мере, частично контролируется кишечником. бактерии. Теперь команда планирует дальнейшие исследования, чтобы подтвердить существование этого пути от кишечника к мозгу у людей.
Он добавил, что помимо возможного предложения дешевых, безопасных, основанных на диете способов заставить обычных людей бегать и оптимизировать результаты элитных спортсменов, изучение этого пути может также дать более простые методы изменения мотивации и настроения в таких условиях, как зависимость и депрессия.
Ссылка: «Кишечно-мозговой путь, зависящий от микробиома, регулирует мотивацию к упражнениям», Ленка Дохналова, Патрик Лундгрен, Джейми Р.Е. Карти, Ницан Гольдштейн, Себастьян Л. Венски, Пакжира Нанудорн, Сиринтра Тиенгмаг, Куэй-Пин Хуанг, Лев Литичевский, Хелен. К. Декамп, Картикеяни Челлаппа, Ана Глассман, Сюзанна Кесслер, Джихи Ким, Тимоти О. Кокс, Оксана Дмитриева-Посокко, Андреа К. Вонг, Эрик Л. Оллман, Сумита Гош, Нитика Шарма, Кастури Сенгупта, Белинда Корнес, Нитай Дин , Гэри А. Черчилль , Тейвир С. Хурана , Марк А. Селлмайер , Гаррет А. Фитцджеральд , Эндрю Д. Паттерсон , Джозеф А. Баур , Эмбер Л. Альхадефф , Эрик Дж. Н. Хелфрич , Мааян Леви , Дж. Николас Бетли и Кристоф А. Таисс, 14 декабря 2022 г., Природа.
DOI: 10.1038/s41586-022-05525-z
Исследование финансировалось Национальным институтом здравоохранения, Благотворительным фондом Пью, Фондом Эдварда Маллинкродта-младшего, премией Agilent Early Career Professor Award, Глобальным советом по пробиотикам, Фондом IDSA, Фондом Тиссена, Научной программой Human Frontier Science Program, и Penn Medicine, включая Инновационный фонд декана.
