Satu kejayaan yang membayangkan semula bagaimana usus dan otak berkomunikasi

Dalam kajian terobosan yang memikirkan semula cara usus dan otak berkomunikasi, para penyelidik telah menemui apa yang mereka panggil "deria neurobiotik" - sistem baharu yang membolehkan otak bertindak balas dalam masa nyata kepada isyarat daripada mikrob yang hidup dalam usus kita.

Satu kajian baru oleh ahli sains saraf Sekolah Perubatan Universiti Duke Diego Bojorquez, PhD, dan M. Maya Kelberer, PhD, dan diterbitkan dalam jurnal Nature, memfokuskan pada neuropod, sel deria kecil yang melapisi epitelium kolon. Sel-sel ini mengenali protein mikrob biasa dan menghantar isyarat pantas ke otak yang membantu menyekat selera makan.

Tetapi itu baru permulaan. Pasukan percaya deria neurobiotik ini boleh berfungsi sebagai platform yang lebih luas untuk memahami bagaimana usus merasakan mikrob, mempengaruhi segala-galanya daripada tabiat makan kepada mood - dan juga bagaimana otak boleh membentuk mikrobiom sebagai tindak balas.

"Kami berminat sama ada badan boleh mengenali isyarat mikrob dalam masa nyata - bukan hanya sebagai tindak balas imun atau keradangan, tetapi sebagai tindak balas saraf yang segera mempengaruhi tingkah laku, "
kata Diego Bojorquez, PhD, profesor perubatan dan neurobiologi di Duke University School of Medicine dan pengarang kanan kajian itu.

Bahan utama ialah flagellin, protein purba yang membentuk flagellum bakteria, struktur seperti ekor yang digunakan oleh bakteria untuk bergerak. Apabila kita makan, sesetengah bakteria usus mengeluarkan flagellin. Neuropod mengesannya melalui reseptor yang dipanggil TLR5 dan menghantar isyarat melalui saraf vagus, saluran komunikasi utama antara usus dan otak.

Pasukan itu, disokong oleh Institut Kesihatan Kebangsaan AS, mengemukakan hipotesis yang berani: flagellin daripada bakteria dalam kolon boleh mengaktifkan neuropod dan mencetuskan isyarat penahan selera makan ke otak - pengaruh mikrob langsung terhadap tingkah laku.

Para penyelidik menguji ini dengan berpuasa tikus semalaman dan kemudian menyuntikkan sedikit flagellin terus ke dalam kolon mereka. Tikus-tikus ini kurang makan.

Apabila penyelidik mengulangi eksperimen yang sama pada tikus yang tidak mempunyai reseptor TLR5, tiada apa yang berubah. Tikus terus makan dan bertambah berat—petunjuk bahawa laluan itu membantu mengawal selera makan. Penemuan menunjukkan bahawa flagellin menghantar isyarat "cukup" melalui TLR5, membolehkan usus memberitahu otak sudah tiba masanya untuk berhenti makan. Tanpa reseptor ini, mesej tidak dapat diterima.

Penemuan itu dimungkinkan oleh pengarang utama kajian, Winston Liu, MD, PhD, Emily Olway, kedua-dua pelajar siswazah dalam Program Latihan Saintis Kesihatan, dan rakan pasca doktoral Naama Reicher, PhD. Eksperimen mereka menunjukkan bahawa mengganggu laluan isyarat ini mengubah tingkah laku pemakanan tikus, mencadangkan hubungan yang lebih mendalam antara mikrob usus dan tingkah laku.

"Melihat ke hadapan, saya fikir kerja ini akan berguna terutamanya kepada komuniti saintifik yang lebih luas dalam menerangkan bagaimana mikrob mempengaruhi tingkah laku kita," kata Bojorquez.
"Langkah seterusnya yang jelas ialah mengkaji bagaimana diet tertentu mengubah komposisi mikrob dalam usus. Ini boleh menjadi elemen utama dalam menyelesaikan masalah seperti obesiti atau gangguan mental."