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某些腸道細菌會活化神經,增加運動的慾望

某些腸道細菌會活化神經,增加運動的慾望
  • 兩種腸道細菌, 直腸真桿菌 真糞糞球菌,被發現可以促進小鼠的運動慾望。 

  • 研究人員將這種效應追溯到細菌產生的代謝物分子。

  • 這些代謝物刺激腸道中的感覺神經,以增強運動過程中控制動機的大腦區域的活動。

  • 如果這些結果適用於人類,這些細菌可以提供廉價、安全的方法來提高身體活動量。 

這篇文章發表在 sciencedaily.com 上:

賓州大學佩雷爾曼醫學院的研究人員領導的一項小鼠研究表明,某些腸道細菌會激活腸道神經,從而促進運動慾望。 該研究今天發表在 自然,並揭示了腸道到大腦的通路,解釋了為什麼某些細菌可以提高運動表現。

在這項研究中,研究人員發現,一大群實驗小鼠跑步表現的差異很大程度上歸因於表現較高的動物中存在某些腸道細菌種類。 研究人員將這種效應追溯到細菌產生的稱為代謝物的小分子,這些代謝物會刺激腸道中的感覺神經,從而增強運動過程中控制動機的大腦區域的活動。

該研究的資深作者、賓州大學醫學院微生物學助理教授Christoph Thaiss 博士表示:「如果我們能夠證實人類中存在類似的途徑,那麼它可以提供一種有效的方法來提高人們的運動水平,從而改善公眾健康。

Thaiss 和同事進行這項研究是為了廣泛尋找決定運動表現的因素。 他們記錄了遺傳多樣性小鼠的基因組序列、腸道細菌種類、血流代謝物和其他數據。 然後他們測量了動物每天自願跑輪的次數以及它們的耐力。

研究人員使用機器學習分析了這些數據,尋找最能解釋動物個體間跑步表現巨大差異的小鼠屬性。 他們驚訝地發現,遺傳學似乎只解釋了這些表現差異的一小部分,而腸道細菌族群的差異似乎更為重要。 事實上,他們觀察到,給小鼠服用廣譜抗生素來清除腸道細菌,會使小鼠的跑步表現降低約一半。

最終,在涉及賓州大學和其他地方十多個獨立實驗室的長達數年的科學偵探工作過程中,研究人員發現兩種細菌物種與更好的表現密切相關, 直腸真桿菌  真糞糞球菌, 產生稱為脂肪酸醯胺(FAA)的代謝物。 後者刺激腸道內嵌入的感覺神經上稱為 CB1 內源性大麻素受體的受體,這些感覺神經透過脊椎連接到大腦。 運動期間,刺激這些佈滿 CB1 受體的神經會導致大腦腹側紋狀體區域的神經傳導物質多巴胺水平增加。

紋狀體是大腦獎勵和動機網絡中的關鍵節點。 研究人員得出結論,運動期間該區域額外的多巴胺可以透過增強 慾望 鍛鍊身體。

研究共同作者 J. Nicholas Betley 博士說:「這種從腸道到大腦的激勵途徑可能已經進化,將營養物質的可用性和腸道細菌種群的狀態與進行長時間體力活動的準備聯繫起來。」賓夕法尼亞州大學藝術與科學學院生物學教授。 “這一研究方向可能會發展成為運動生理學的一個全新分支。”

這些發現開啟了許多新的科學研究途徑。 例如,實驗證據表明,表現較好的小鼠經歷了更強烈的「跑步者高潮」——在這種情況下透過疼痛敏感性的降低來衡量——這表明這種眾所周知的現象至少也得到了部分控制通過腸道細菌。 該團隊現在計劃進行進一步的研究,以證實這種從腸道到大腦的路徑在人類中的存在。

他補充說,除了可能提供廉價、安全、基於飲食的方法來讓普通人跑步並優化精英運動員的表現外,對這條途徑的探索還可能產生更簡單的方法來改變成癮和抑鬱情緒等環境中的動機和情緒。

這項研究由賓州大學醫學科學家 lenka dohnalová 領導。 penn medicine 的其他作者包括:patrick lundgren、jamie carty、nitsan goldstein、lev litichevskiy、hélène descamps、karthikeyani chellappa、ana glassman、susanne kessler、jihee kim、timothy cox、oxana dmitrieva-posocco、andrea wumita、erikman. 、尼蒂卡·夏爾馬、卡斯圖裡·森古普塔、馬克·塞爾邁爾、加勒特·菲茨杰拉德、安德魯·帕特森、約瑟夫·鮑爾、安布爾·阿爾哈德夫和馬揚·利維。

該研究得到了美國國立衛生研究院 (s10-od021750、dp2ag067492、r01-dk-129691、p01-dk119130 和 r01-dk115578)、皮尤慈善信託基金、edward mallinckrodt, jr. 基金會早期支持職業教授獎、全球益生菌理事會、idsa 基金會、蒂森基金會、人類前沿科學計劃和賓州大學醫學院,包括院長創新基金。

故事來源:

材料 由...提供 賓州大學醫學院. 注意:內容的風格和長度可能會被編輯。


期刊參考:

  1. Dohnalová, L.、Lundgren, P.、Carty, JRE 等人。 微生物組依賴性腸腦路徑調節運動動機. 自然, 2022 DOI: 10.1038/s41586-022-05525-z


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