Najważniejsze
- •Spożywanie diety śmieciowej w okresie dorastania trwale upośledza pamięć przestrzenną u szczurów, nawet po przejściu na zdrowe odżywianie.
- •Wykrycie kalorii w układzie pokarmowym wywołuje wyrzut acetylocholiny w hipokampie już po 10 sekundach, co pomaga zapamiętać lokalizację pożywienia.
- •Reakcja mózgu zależy od rzeczywistej wartości odżywczej (kalorii), a nie od samego słodkiego smaku – słodziki bezkaloryczne nie aktywują tego mechanizmu.
- •Kluczowym kanałem komunikacji w tej osi jest nerw błędny; jego zablokowanie lub uszkodzenie uniemożliwia prawidłowe kodowanie pamięci.
- •Zaburzenia przesyłania acetylocholiny są wczesnym objawem choroby Alzheimera, co może tłumaczyć związek złej diety z ryzykiem demencji.
Naukowcy z Uniwersytetu Południowej Kalifornii wykazali w badaniach na szczurach, że sygnały płynące z jelit stymulują pamięć o lokalizacji pokarmu. Z kolei niezdrowa dieta w młodym wieku trwale zaburza ten proces.
Zespół badawczy pod kierunkiem prof. Scotta Kanoskiego oraz doktoranta Logana Tierno Lauera z Uniwersytetu Południowej Kalifornii przeprowadził eksperyment na młodych samcach szczurów. Przez 30 dni – co u ludzi odpowiada okresowi dorastania – gryzonie otrzymywały dietę typu cafeteria, składającą się z pokarmów wysokotłuszczowych, chipsów i słodzonych napojów. Przed rozpoczęciem testów pamięciowych naukowcy na kilka tygodni przenieśli zwierzęta na standardową, zdrową karmę.
Jak działa oś jelito-mózg?
Pomiary z wykorzystaniem fotometrii światłowodowej wykazały, że wykrycie kalorii w układzie pokarmowym wywołuje wyrzut acetylocholiny w hipokampie. Dzieje się to już po około 10 sekundach od rozpoczęcia posiłku. Proces ten pozwala zwierzętom zapamiętać lokalizację pożywienia. Zjawisko to nie zachodziło, gdy szczurom podawano bezkaloryczne płyny słodzone sacharyną. Wskazuje to, że organizm reaguje na rzeczywistą wartość odżywczą, a nie na sam słodki smak. Zablokowanie transmisji w nerwie błędnym – zarówno fizyczne, jak i chemiczne – uniemożliwiło wzrost poziomu acetylocholiny i upośledziło zdolność gryzoni do odnajdywania drogi w labiryncie.
U szczurów, które w młodym wieku otrzymywały niezdrowe jedzenie, zaburzenia pamięci przestrzennej utrzymywały się również w dorosłym życiu. Badacze zaobserwowali te deficyty mimo wcześniejszego odstawienia niezdrowej diety. Problemy z pamięcią okazały się jednak łagodniejsze niż w grupie, w której doszło do całkowitego, chirurgicznego przecięcia nerwu błędnego.
Badanie sfinansowały publiczne instytucje z USA i Kanady, w tym w ramach grantów NIDDK, NIA, Quebec Research Funds oraz przez Alzheimer’s Association. Prof. Kanoski deklarował w przeszłości powiązania finansowe z firmą Novo Nordisk, jednak ten konkretny projekt nie otrzymał od niej bezpośredniego wsparcia finansowego.
Wpływ na badania nad demencją
Opisana praca po raz pierwszy precyzyjnie definiuje szybką ścieżkę neuronową w osi jelito-mózg, w której fizyczne wykrycie kalorii steruje procesami neurochemicznymi w hipokampie. Acetylocholina to kluczowy neuroprzekaźnik umożliwiający zapamiętywanie. Spadek jej poziomu stanowi jedną z najwcześniejszych zmian neurochemicznych u osób z chorobą Alzheimera. Wyniki te pomagają lepiej zrozumieć korelację między dietą typu zachodniego a podwyższonym ryzykiem demencji.
Badanie to ma jednak pewne ograniczenia. Naukowcy przeprowadzili eksperymenty wyłącznie na samcach szczurów i nie podali dokładnej liczby zwierząt w poszczególnych grupach. Wnioski dotyczące wpływu niezdrowej diety na pamięć u dzieci pozostają na tym etapie jedynie ekstrapolacją – opisywany mechanizm wymaga jeszcze potwierdzenia u ludzi. Autorzy nie wykluczyli również innych czynników, które mogły wpłynąć na gorsze wyniki szczurów w labiryncie, takich jak stany zapalne czy spadek motywacji. Mimo to dalsze analizy mogą otworzyć drogę do opracowania nowych terapii stymulacji nerwu błędnego w celu ochrony funkcji poznawczych.
Wpływ substancji na uwalnianie acetylocholiny w hipokampie szczurów
| Substancja podana szczurom | Wartość kaloryczna | Wyrzut acetylocholiny w hipokampie | Zdolność do zapamiętania lokalizacji pożywienia |
|---|---|---|---|
| Cukier (sacharoza) / olej kukurydziany | Wysoka (kaloryczna) | Tak (silny i stabilny wzrost) | Zachowana (prawidłowa) |
| Sacharyna (słodzik) | Brak / znikoma | Nie (brak wzrostu) | Upośledzona / brak stymulacji |
| Sacharyna z 2% domieszką sacharozy | Znikoma (niewystarczająca) | Nie (brak wzrostu) | Upośledzona / brak stymulacji |
Na podstawie pomiarów fotometrii światłowodowej w badaniu USC (USC Dornsife)
Droga sygnału w osi jelito-mózg podczas jedzenia
Na podstawie badania zespołu prof. Scotta Kanoskiego (USC) opublikowanego w Nature Communications
Słownik pojęć
- Acetylocholina (ACh)
- Kluczowy neurotransmiter (przekaźnik nerwowy) w ośrodkowym układzie nerwowym, odpowiedzialny m.in. za procesy pamięciowe, koncentrację i motywację. Spadek jej poziomu jest wczesnym markerem choroby Alzheimera.
- Hipokamp
- Struktura w płacie skroniowym mózgu odpowiedzialna głównie za pamięć długotrwałą, uczenie się oraz orientację przestrzenną.
- Nerw błędny
- X czaszkowy nerw, stanowiący główną autostradę komunikacyjną między mózgiem a narządami wewnętrznymi (w tym układem pokarmowym) w ramach autonomicznego układu nerwowego.
- Cholecystokinina (CCK)
- Hormon wydzielany przez komórki błony śluzowej dwunastnicy i jelita czczego pod wpływem kontaktu z tłuszczami i białkami; stymuluje m.in. nerw błędny.
- Fotometria światłowodowa
- Nowoczesna metoda badawcza pozwalająca na mierzenie poziomu fluorescencji czujników białkowych w czasie rzeczywistym u swobodnie poruszających się zwierząt, co umożliwia np. śledzenie zmian poziomu neuroprzekaźników.
