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Bestimmte Darmbakterienarten aktivieren Nerven, die das Verlangen nach Bewegung steigern

Bestimmte Darmbakterienarten aktivieren Nerven, die das Verlangen nach Bewegung steigern
  • Zwei Darmbakterien, Eubacterium rectale und Coprococcus eutactuses wurde festgestellt, dass sie bei Mäusen das Verlangen nach körperlicher Betätigung fördern. 

  • Die Forscher führten diesen Effekt auf Moleküle, sogenannte Metaboliten, zurück, die die Bakterien produzieren.

  • Diese Metaboliten stimulieren sensorische Nerven im Darm, um die Aktivität in einer die Motivation steuernden Gehirnregion während des Trainings zu steigern.

  • Wenn sich die Ergebnisse auf den Menschen übertragen lassen, könnten diese Bakterien kostengünstige und sichere Möglichkeiten zur Steigerung der körperlichen Aktivität bieten. 

Dieser Artikel wurde auf ScienceDaily.com veröffentlicht:

Laut einer Studie an Mäusen, die von Forschern der Perelman School of Medicine der University of Pennsylvania durchgeführt wurde, aktivieren einige Arten von Darmbakterien Nerven im Darm, um den Wunsch nach Bewegung zu fördern. Die Studie wurde heute in veröffentlicht Naturund enthüllt den Weg vom Darm zum Gehirn, der erklärt, warum manche Bakterien die Trainingsleistung steigern.

In der Studie fanden die Forscher heraus, dass Unterschiede in der Laufleistung innerhalb einer großen Gruppe von Labormäusen größtenteils auf das Vorhandensein bestimmter Darmbakterienarten bei den leistungsstärkeren Tieren zurückzuführen waren. Die Forscher führten diesen Effekt auf kleine Moleküle zurück, sogenannte Metaboliten, die die Bakterien produzieren – Metaboliten, die sensorische Nerven im Darm stimulieren, um die Aktivität in einer die Motivation steuernden Gehirnregion während des Trainings zu steigern.

„Wenn wir das Vorhandensein eines ähnlichen Signalwegs beim Menschen bestätigen können, könnte dies eine wirksame Möglichkeit sein, die körperliche Betätigung der Menschen zu steigern und so die öffentliche Gesundheit im Allgemeinen zu verbessern“, sagte der leitende Autor der Studie, Christoph Thaiss, PhD, Assistenzprofessor für Mikrobiologie an der Penn Medicine .

Thaiss und Kollegen haben die Studie ins Leben gerufen, um allgemein nach Faktoren zu suchen, die die Trainingsleistung bestimmen. Sie zeichneten die Genomsequenzen, Darmbakterienarten, Blutkreislaufmetaboliten und andere Daten für genetisch unterschiedliche Mäuse auf. Anschließend maßen sie die tägliche freiwillige Laufleistung der Tiere im Rad sowie ihre Ausdauer.

Die Forscher analysierten diese Daten mithilfe von maschinellem Lernen und suchten nach Merkmalen der Mäuse, die die beträchtlichen interindividuellen Unterschiede in der Laufleistung der Tiere am besten erklären könnten. Sie waren überrascht, als sie herausfanden, dass die Genetik nur einen kleinen Teil dieser Leistungsunterschiede zu erklären schien – wohingegen Unterschiede in den Darmbakterienpopulationen wesentlich wichtiger zu sein schienen. Tatsächlich beobachteten sie, dass die Verabreichung von Breitbandantibiotika an Mäuse zur Beseitigung ihrer Darmbakterien die Laufleistung der Mäuse um etwa die Hälfte reduzierte.

Letztendlich fanden die Forscher in einem jahrelangen Prozess wissenschaftlicher Detektivarbeit, an dem mehr als ein Dutzend separate Labore in Penn und anderswo beteiligt waren, heraus, dass zwei Bakterienarten eng mit einer besseren Leistung verbunden sind: Eubacterium rectale und Coprococcus eutactus, produzieren Metaboliten, die als Fettsäureamide (FAAs) bekannt sind. Letztere stimulieren Rezeptoren, sogenannte CB1-Endocannabinoidrezeptoren, auf sensorischen Nerven im Darm, die über die Wirbelsäule mit dem Gehirn verbunden sind. Die Stimulation dieser mit CB1-Rezeptoren besetzten Nerven führt während des Trainings zu einem Anstieg des Neurotransmitters Dopamin in einer Gehirnregion, die als ventrales Striatum bezeichnet wird.

Das Striatum ist ein entscheidender Knoten im Belohnungs- und Motivationsnetzwerk des Gehirns. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass das zusätzliche Dopamin in dieser Region während des Trainings die Leistung steigert, indem es die Kraft stärkt wunsch üben.

„Dieser Motivationsweg vom Darm zum Gehirn könnte sich entwickelt haben, um die Nährstoffverfügbarkeit und den Zustand der Darmbakterienpopulation mit der Bereitschaft zu längerer körperlicher Aktivität in Verbindung zu bringen“, sagte der Co-Autor der Studie, J. Nicholas Betley, PhD, ein Mitarbeiter Professor für Biologie an der School of Arts and Sciences der University of Pennsylvania. „Diese Forschungsrichtung könnte sich zu einem völlig neuen Zweig der Trainingsphysiologie entwickeln.“

Die Ergebnisse eröffnen viele neue Möglichkeiten für wissenschaftliche Untersuchungen. Beispielsweise ergaben die Experimente Hinweise darauf, dass die leistungsstärkeren Mäuse ein intensiveres „Runner's High“ verspürten – in diesem Fall gemessen an einer Verringerung der Schmerzempfindlichkeit – was darauf hindeutet, dass auch dieses bekannte Phänomen zumindest teilweise kontrolliert wird durch Darmbakterien. Das Team plant nun weitere Studien, um die Existenz dieses Darm-Gehirn-Weges beim Menschen zu bestätigen.

Er fügte hinzu, dass die Erforschung dieses Weges möglicherweise nicht nur kostengünstige, sichere und ernährungsbasierte Möglichkeiten bietet, normale Menschen zum Laufen zu bringen und die Leistung von Spitzensportlern zu optimieren, sondern auch einfachere Methoden zur Veränderung von Motivation und Stimmung in Situationen wie Sucht und depressiven Verstimmungen hervorbringen könnte .

Die Studie wurde von der Penn Medicine-Wissenschaftlerin Lenka Dohnalová geleitet. Weitere Autoren von Penn Medicine sind: Patrick Lundgren, Jamie Carty, Nitsan Goldstein, Lev Litichevskiy, Hélène Descamps, Karthikeyani Chellappa, Ana Glassman, Susanne Kessler, Jihee Kim, Timothy Cox, Oxana Dmitrieva-Posocco, Andrea Wong, Erik Allman, Soumita Ghosh, Nitika Sharma, Kasturi Sengupta, Mark Sellmyer, Garret FitzGerald, Andrew Patterson, Joseph Baur, Amber Alhadeff und Maayan Levy.

Die Studie wurde teilweise von den National Institutes of Health (S10-OD021750, DP2AG067492, R01-DK-129691, P01-DK119130 und R01-DK115578), dem Pew Charitable Trust, der Edward Mallinckrodt, Jr. Foundation und Agilent unterstützt Early Career Professor Award, der Global Probiotics Council, die IDSA Foundation, die Thyssen Foundation, das Human Frontier Science Program und Penn Medicine, einschließlich des Dean's Innovation Fund.

Quelle der Geschichte:

Materialien zur Verfügung gestellt von Medizinische Fakultät der University of Pennsylvania. Hinweis: Der Inhalt kann hinsichtlich Stil und Länge bearbeitet werden.


Zeitschriftenreferenz:

  1. Dohnalová, L., Lundgren, P., Carty, JRE et al. Ein mikrobiomabhängiger Darm-Hirn-Signalweg reguliert die Motivation für körperliche Betätigung. Natur, 2022 DOI: 10.1038/s41586-022-05525-z


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