Oamenii de știință au descoperit tipuri de microbi intestinali care pot stimula motivația pentru exerciții fizice

Cercetătorii au descoperit o cale de la intestin la creier la șoareci care crește performanța la exerciții fizice.

Potrivit unui studiu publicat în naturăCondus de cercetători de la Școala de Medicină Perelman Universitatea din PennsylvaniaAnumite tipuri de bacterii intestinale pot activa nervii din intestin pentru a crește motivația pentru exerciții fizice. Studiul pe șoareci a identificat o cale de la intestin la creier care explică modul în care aceste bacterii pot îmbunătăți performanța la efort.

Studiul a constatat că diferențele de performanță de alergare între un grup de șoareci de laborator au fost cauzate în principal de prezența anumitor specii bacteriene în intestinul șoarecilor cu performanțe mai bune. Cercetătorii au stabilit că acest efect este legat de moleculele mici numite metaboliți pe care le produc aceste bacterii. Acești metaboliți activează nervii senzoriali din intestin, care, la rândul lor, cresc activitatea în zona creierului care controlează motivația în timpul exercițiilor fizice.

„Dacă putem confirma că există o cale similară la oameni, aceasta ar putea oferi o modalitate eficientă de a crește nivelul de efort al oamenilor pentru a îmbunătăți sănătatea generală”, a spus autorul principal al studiului, Christoph Theiss, PhD, profesor asistent de microbiologie. În Penn Medicine.

Theis și colegii au înființat studiul pentru a analiza în linii mari factorii care determină performanța la efort. Ei au secvențiat genomurile, tipurile de bacterii intestinale, metaboliții din sânge și alte date ale șoarecilor diverși genetic. Ei au măsurat apoi cantitatea zilnică de roată voluntară pe care animalele o alergau, precum și rezistența lor.

Cercetătorii au analizat aceste date folosind învățarea automată, căutând trăsături ale șoarecilor care ar putea explica cel mai bine diferențele semnificative dintre indivizi în ceea ce privește performanța de alergare. Au fost surprinși să descopere că genele par să explice doar o mică parte din aceste diferențe de performanță – în timp ce diferențele dintre populațiile de bacterii intestinale par a fi exponențial mai importante. De fapt, ei au observat că administrarea șoarecilor de un antibiotic cu spectru larg pentru a scăpa de bacteriile intestinale a redus performanța de alergare a șoarecilor cu aproape jumătate.

În cele din urmă, într-un proces de ani de investigații științifice care a implicat mai mult de o duzină de laboratoare separate din Pennsylvania și din alte părți, cercetătorii au descoperit că două tipuri de bacterii au fost strâns asociate cu o performanță mai bună. Eubacterium rect Și Coprococcus eutactusproduce metaboliți cunoscuți sub numele de lipozomi[{” attribute=””>acid amides (FAAs). The latter stimulates receptors called CB1 endocannabinoid receptors on gut-embedded sensory nerves, which connect to the brain via the spine. The stimulation of these CB1 receptor-studded nerves causes an increase in levels of the neurotransmitter dopamine during exercise, in a brain region called the ventral striatum.

The striatum is a critical node in the brain’s reward and motivation network. The researchers concluded that the extra dopamine in this region during exercise boosts performance by reinforcing the desire to exercise.

“This gut-to-brain motivation pathway might have evolved to connect nutrient availability and the state of the gut bacterial population to the readiness to engage in prolonged physical activity,” said study co-author, J. Nicholas Betley, Ph.D., an associate professor of Biology at the University of Pennsylvania’s School of Arts and Sciences. “This line of research could develop into a whole new branch of exercise physiology.”

The findings open up many new avenues of scientific investigation. For example, there was evidence from the experiments that the better-performing mice experienced a more intense “runner’s high”—measured in this case by a reduction in pain sensitivity—hinting that this well-known phenomenon is also at least partly controlled by gut bacteria. The team now plans further studies to confirm the existence of this gut-to-brain pathway in humans.

Apart from possibly offering cheap, safe, diet-based ways of getting ordinary people running and optimizing elite athletes’ performance, he added, the exploration of this pathway might also yield easier methods for modifying motivation and mood in settings such as addiction and depression.

Reference: “A microbiome-dependent gut–brain pathway regulates motivation for exercise” by Lenka Dohnalová, Patrick Lundgren, Jamie R. E. Carty, Nitsan Goldstein, Sebastian L. Wenski, Pakjira Nanudorn, Sirinthra Thiengmag, Kuei-Pin Huang, Lev Litichevskiy, Hélène C. Descamps, Karthikeyani Chellappa, Ana Glassman, Susanne Kessler, Jihee Kim, Timothy O. Cox, Oxana Dmitrieva-Posocco, Andrea C. Wong, Erik L. Allman, Soumita Ghosh, Nitika Sharma, Kasturi Sengupta, Belinda Cornes, Nitai Dean, Gary A. Churchill, Tejvir S. Khurana, Mark A. Sellmyer, Garret A. FitzGerald, Andrew D. Patterson, Joseph A. Baur, Amber L. Alhadeff, Eric J. N. Helfrich, Maayan Levy, J. Nicholas Betley and Christoph A. Thaiss, 14 December 2022, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-05525-z

The study was funded by the National Institutes of Health, the Pew Charitable Trust, the Edward Mallinckrodt, Jr. Foundation, the Agilent Early Career Professor Award, the Global Probiotics Council, the IDSA Foundation, the Thyssen Foundation, the Human Frontier Science Program, and Penn Medicine, including the Dean’s Innovation Fund.