Nature: кишечные микроорганизмы повышают мотивацию к физическим упражнениям

Авторы нового исследования из Медицинской школы Перельмана (Perelman School of Medicine) при Университете Пенсильвании (University of Pennsylvania) заявили, что некоторые виды бактерий, обитающих в кишечнике мышей, активируют нервные клетки в кишечнике, стимулируя желание заниматься физическими упражнениями. Ученые изучили путь от кишечника к головному мозгу, который объясняет, почему некоторые бактерии повышают эффективность физических упражнений. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nature.

Новизна исследования

В ходе исследования ученые обнаружили, что различия в беговых характеристиках в группе лабораторных мышей в значительной степени объясняются наличием определенных видов кишечных бактерий у наиболее подвижных животных. Ученые проследили данный эффект по небольшим молекулам, называемым метаболитами, которые производят бактерии, стимулирующие сенсорные нервные окончания в кишечнике, повышая активность в области головного мозга, контролирующей мотивацию, во время упражнений.

Материалы и методы исследования

Ученые провели исследование с целью поиска факторов, определяющих эффективность физических упражнений. Ученые изучили последовательности генома, кишечные бактерии, метаболиты в кровотоке и другие данные генетически разнообразных мышей, а затем проанализировали количество ежедневных произвольных пробежек по кругу, которые выполняли животные, а также их выносливость.

Исследователи проанализировали полученные данные с помощью машинного обучения, выискивая признаки, которые могли бы наилучшим образом объяснить значительные межиндивидуальные различия животных в беговых показателях. 

Результаты научной работы

Ученые были удивлены, обнаружив, что генетика, по-видимому, объясняет лишь небольшую часть этих различий в производительности, в то время как различия в популяциях кишечных бактерий оказались существенно более важными. Фактически, ученые определили, что введение мышам антибиотиков широкого спектра действия для стерилизации кишечника от бактерий снизило беговые показатели мышей примерно наполовину.

В результате исследователи обнаружили, что два вида бактерий, тесно связанных с улучшением производительности — Eubacterium rectale и Coprococcus eutactus, продуцируют метаболиты, известные как амиды жирных кислот (FaaS). Последние стимулируют рецепторы, называемые эндоканнабиноидными рецепторами CB1, локализованными в кишечнике, которые соединяются с головным мозгом через спинной мозг. Стимуляция этих нервов вызывает повышение уровня нейротрансмиттера дофамина во время упражнений в области головного мозга, называемой вентральным полосатым телом.

Полосатое тело является важным узлом в сети вознаграждения и мотивации головного мозга. Исследователи пришли к выводу, что дополнительный уровень дофамина в этой области во время тренировки повышает работоспособность, усиливая желание заниматься спортом.

«Этот путь мотивации от кишечника к мозгу, возможно, эволюционировал, чтобы связать доступность питательных веществ и состояние кишечной бактериальной популяции с готовностью к длительной физической активности», — считает соавтор исследования Николас Бетли (Nicholas Betley,). «Это направление исследований может развиться в совершенно новую отрасль физиологии физических упражнений».

Практическая значимость работы

Теперь команда ученых планирует провести дальнейшие исследования, чтобы подтвердить существование данного пути от кишечника к головному мозгу у людей.

«Если мы сможем подтвердить наличие аналогичного пути у людей, то это может стать эффективным способом повышения уровня физической активности людей для улучшения общественного здоровья в целом», — заключает автор исследования Кристоф Тайсс (Christoph Thaiss).

Авторы другого исследования утверждают, что кишечные бактерии могут уменьшить вредное воздействие никотина на печень.