Alcune specie di batteri che vivono nell’intestino attivano i nervi nell’intestino per promuovere il desiderio di fare esercizio, secondo uno studio sui topi condotto dai ricercatori della Perelman School of Medicine dell’Università della Pennsylvania. Lo studio è stato pubblicato oggi in Naturae rivela il percorso dall’intestino al cervello che spiega perché alcuni batteri aumentano le prestazioni fisiche.
Nello studio, i ricercatori hanno scoperto che le differenze nelle prestazioni di corsa all’interno di un ampio gruppo di topi di laboratorio erano in gran parte attribuibili alla presenza di alcune specie batteriche intestinali negli animali più performanti. I ricercatori hanno tracciato questo effetto a piccole molecole chiamate metaboliti che i batteri producono – metaboliti che stimolano i nervi sensoriali nell’intestino per migliorare l’attività in una regione del cervello che controlla la motivazione durante l’esercizio.
“Se possiamo confermare la presenza di un percorso simile negli esseri umani, potrebbe offrire un modo efficace per aumentare i livelli di esercizio delle persone per migliorare la salute pubblica in generale”, ha affermato l’autore senior dello studio Christoph Thaiss, PhD, assistente professore di Microbiologia presso Penn Medicine. .
Thaiss e colleghi hanno impostato lo studio per cercare in generale i fattori che determinano la prestazione fisica. Hanno registrato le sequenze del genoma, le specie batteriche intestinali, i metaboliti del flusso sanguigno e altri dati per topi geneticamente diversi. Hanno quindi misurato la quantità di ruota volontaria giornaliera che gli animali facevano, così come la loro resistenza.
I ricercatori hanno analizzato questi dati utilizzando l’apprendimento automatico, cercando attributi dei topi che potessero spiegare al meglio le notevoli differenze interindividuali degli animali nelle prestazioni di corsa. Sono stati sorpresi di scoprire che la genetica sembrava spiegare solo una piccola parte di queste differenze di prestazioni, mentre le differenze nelle popolazioni batteriche intestinali sembravano essere sostanzialmente più importanti. In effetti, hanno osservato che somministrare ai topi antibiotici ad ampio spettro per eliminare i loro batteri intestinali ha ridotto di circa la metà le prestazioni di corsa dei topi.
Alla fine, in un processo di anni di lavoro investigativo scientifico che ha coinvolto più di una dozzina di laboratori separati a Penn e altrove, i ricercatori hanno scoperto che due specie batteriche strettamente legate a prestazioni migliori, Eubacterium rectale e Coprococco eutactus, produrre metaboliti noti come ammidi di acidi grassi (FAA). Questi ultimi stimolano i recettori chiamati recettori endocannabinoidi CB1 sui nervi sensoriali incorporati nell’intestino, che si collegano al cervello attraverso la colonna vertebrale. La stimolazione di questi nervi costellati di recettori CB1 provoca un aumento dei livelli del neurotrasmettitore dopamina durante l’esercizio, in una regione del cervello chiamata striato ventrale.
Lo striato è un nodo critico nella rete di ricompensa e motivazione del cervello. I ricercatori hanno concluso che la dopamina extra in questa regione durante l’esercizio aumenta le prestazioni rafforzando il desiderio esercitarsi.
“Questo percorso motivazionale dall’intestino al cervello potrebbe essersi evoluto per collegare la disponibilità di nutrienti e lo stato della popolazione batterica intestinale alla prontezza a impegnarsi in un’attività fisica prolungata”, ha affermato il coautore dello studio, J. Nicholas Betley, PhD, un associato professore di Biologia presso la School of Arts and Sciences dell’Università della Pennsylvania. “Questa linea di ricerca potrebbe svilupparsi in un ramo completamente nuovo della fisiologia dell’esercizio”.
I risultati aprono molte nuove strade di indagine scientifica. Ad esempio, c’erano prove dagli esperimenti che i topi con le migliori prestazioni sperimentavano un “runner’s high” più intenso – misurato in questo caso da una riduzione della sensibilità al dolore – suggerendo che anche questo ben noto fenomeno è almeno in parte controllato dai batteri intestinali. Il team ora pianifica ulteriori studi per confermare l’esistenza di questo percorso dall’intestino al cervello negli esseri umani.
Oltre a offrire modi economici, sicuri e basati sulla dieta per far correre la gente comune e ottimizzare le prestazioni degli atleti d’élite, ha aggiunto, l’esplorazione di questo percorso potrebbe anche produrre metodi più semplici per modificare la motivazione e l’umore in contesti come la dipendenza e la depressione.
Lo studio è stato condotto dalla scienziata della Penn Medicine Lenka Dohnalová. Altri autori di Penn Medicine includono: 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 e Maayan Levy.
Lo studio è stato sostenuto in parte dal National Institutes of Health (S10-OD021750, DP2AG067492, R01-DK-129691, , P01-DK119130 e R01-DK115578), dal Pew Charitable Trust, dalla Edward Mallinckrodt, Jr. Foundation, dalla Agilent Early Career Professor Award, Global Probiotics Council, IDSA Foundation, Thyssen Foundation, Human Frontier Science Program e Penn Medicine, incluso il Dean’s Innovation Fund.
Il presente articolo è basato sui contenuti di Sciencedaily.com
