بدن انسان فقط با احساس گرسنگی کار نمیکند. اگر مدتی پروتئین کافی دریافت نکنید، بدن بهطور خاص شما را به سمت غذاهای پروتئینی مانند استیک هدایت میکند. این فقط یک میل ساده به غذا نیست، بلکه کششی دقیق به سمت ماده مغذیای است که بدن در حال کمبود آن است.
دانشمندان سالها تصور میکردند که مغز این فرآیند را کنترل میکند و اشتها را از بالا به پایین تنظیم میکند. اما مطالعهای جدید نشان میدهد که روده خودش این تصمیم را میگیرد. این کار از طریق دو مسیر همزمان انجام میشود؛ یکی سریع و الکتریکی، دیگری آهستهتر و هورمونی.
هر دو مسیر توسط یک سیگنال مولکولی هدایت میشوند که پژوهشگران تا پیش از این بهطور کامل آن را شناسایی نکرده بودند.
روده چگونه هوس غذایی را هدایت میکند؟
این تحقیق توسط تیمی به رهبری دکتر گرگ اس. بی. سو، مدیر مرکز فیزیولوژی میکروبیوم، بدن، مغز در مؤسسه علوم پایه کره جنوبی انجام شد. گروه او بررسی میکند که روده چگونه اشتها را هدایت میکند.
آنچه پژوهشگران کشف کردند، سیستمی با دو کانال متفاوت بود که هرکدام در زمانبندی متفاوتی عمل میکنند. یکی سریع و الکتریکی است، دیگری کندتر و هورمونی. هر دو بدن را به سمت همان ماده مغذی مورد نیاز هدایت میکنند.
این طراحی چندلایه بسیار قابل توجه است. روده فقط پس از وقوع اتفاق به مغز گزارش نمیدهد، بلکه بهصورت فعال و در زمان واقعی، بدن را به سمت غذاهای خاص هدایت میکند.
پاسخ سریع و هدفمند روده به کمبود مواد مغذی
وقتی مگسهای میوه با کمبود پروتئین مواجه شدند، سلولهای خاصی در دیواره روده آنها مولکول کوچکی به نام CNMa تولید کردند.
این واکنش یک تغییر آهسته و پسزمینهای نبود، بلکه پاسخی سریع و هدفمند به کمبود مواد مغذی محسوب میشد.
سلولهایی که این کار را انجام میدهند «انتروسیت» نام دارند؛ سلولهای پوششی روده.
تا پیش از این مطالعه، زیستشناسان بیشتر انتروسیتها را صرفاً سلولهایی مرتبط با هضم میدانستند. اما یافته جدید نشان میدهد که این سلولها نقش زنگ هشدار را نیز ایفا میکنند.
ردیابی CNMa به پژوهشگران کمک کرد کل مدار را نقشهبرداری کنند. دنبال کردن این مولکول مشخص کرد کدام سلولها به سیگنال آن پاسخ میدهند.
سیگنالهای روده در مسیر مستقیم به مغز
CNMa ابتدا مجموعهای از سلولهای عصبی قرارگرفته در دیواره روده را فعال میکند. این سلولها مستقیماً به نورونهای خاصی در مغز متصل هستند و هیچ ایستگاه میانی بین آنها وجود ندارد.
سرعت در اینجا اهمیت زیادی دارد. سیگنال تنها در چند ثانیه منتقل میشود.
پیش از آنکه مگس تغییر وضعیت بدن خود را احساس کند، پیام به بخشهایی از مغز رسیده که انتخاب غذایی را کنترل میکنند.
در مغز مگس، مقصد این پیام ساختاری است که حرکت را هدایت میکند. CNMa آن را فعال میکند، سپس حیوان بهدنبال غذایی میرود که مواد مغذی مورد نیازش را تأمین کند.
مسیر هورمونی آهستهتر چگونه عمل میکند؟
همین مولکول از مسیر دومی نیز استفاده میکند.
CNMa از روده وارد جریان خون میشود، مانند یک هورمون در بدن گردش میکند، سپس بهتنهایی به مغز میرسد.
این مسیر کندتر، سیگنال اولیه را تقویت میکند؛ مانند یک هشدار پشتیبان.
مدار سریع مغز را آگاه میکند، موج هورمونی باعث میشود هشدار آنقدر ادامه پیدا کند تا رفتار غذایی واقعاً تغییر کند.
این دو مسیر در کنار هم یک حلقه بازخورد ایجاد میکنند. تا زمانی که روده کمبود مواد مغذی را تشخیص دهد، مغز را برای رفع آن تحت فشار قرار میدهد.
چرا بدن قند را کنار میگذارد؟
تغییر اشتها فقط افزایش عمومی گرسنگی نبود. مسئله خوردن غذای بیشتر نبود، بلکه تغییر ترجیح غذایی اتفاق افتاد.
مگسهایی که دچار کمبود پروتئین بودند، بیشتر به آمینواسیدها علاقه نشان دادند و علاقه کمتری به قند داشتند.
CNMa هر دو سمت این فرآیند را مدیریت میکرد. علاوه بر فعال کردن مدار جستجوی پروتئین، همین مولکول مجموعه دیگری از سلولهای حساس به قند به نام نورونهای DH44 را خاموش میکرد.
همین عملکرد دوگانه باعث شد تغییر ترجیح غذایی تا این اندازه واضح باشد.
مغز فقط شدت گرسنگی را افزایش نداد، بلکه «کانال» انتخاب غذا را تغییر داد.
میکروبهای روده چگونه اشتها را تغییر میدهند؟
پژوهشگران همچنین بررسی کردند زمانی که میکروبیوم روده حذف شود چه اتفاقی رخ میدهد.
مگسهایی که بدون باکتریهای طبیعی روده خود رشد کرده بودند، فعالسازی شدیدتری در مدار جستجوی آمینواسید نشان دادند.
برخی باکتریهای موجود در روده مگس میتوانند آمینواسید تولید کنند.
وقتی این میکروبها حضور دارند، بخشی از کمبود تغذیهای را جبران میکنند. مقاله قبلی همین گروه نیز نخستین بار به این ارتباط اشاره کرده بود.
اما وقتی میکروبها حذف میشوند، روده شروع به «فریاد زدن» میکند.
این یافته لایه جدیدی به داستان محور روده-مغز اضافه میکند؛ جامعه میکروبی روده گاهی نقش ضربهگیر را بازی میکند، گاهی کمبودها را تشدید میکند.
از مگس تا موش؛ الگوی مشترک هوس غذایی
همین الگو در پستانداران نیز مشاهده شد. موشهایی که رژیم کمپروتئین داشتند، غذاهای غنی از آمینواسیدهای ضروری را ترجیح دادند؛ همان بلوکهای سازنده پروتئین که بدن قادر به تولید آنها نیست.
ترجیح غذایی آنها مشابه همان چیزی بود که در مگسها مشاهده شد.
اما چیزی که پژوهشگران را شگفتزده کرد، رفتار موشهایی بود که فاقد هورمون کبدی FGF21 بودند؛ هورمونی که مدتها تصور میشد مسئول اصلی هوس پروتئین است.
این موشها نیز همچنان همان ترجیح غذایی را نشان دادند. الگو مشابه بود، حتی بدون FGF21.
مطالعهای بسیار شناختهشده پیشتر اشتهای پروتئین را به FGF21 نسبت داده بود.
یافته جدید نشان میدهد این هورمون تنها عامل کنترلکننده نیست و پژوهشگران هنوز سیستم جایگزین آن را شناسایی نکردهاند.
اهمیت کشف جدید درباره محور روده و مغز
این تصویر جدید از روده بهعنوان یک حسگر فعال، دیدگاه دانشمندان را تغییر داده است.
سو در اینباره گفت: «مطالعه ما نشان میدهد روده فقط یک اندام گوارشی نیست، بلکه یک سیستم حسی فعال است که بهطور مداوم وضعیت تغذیهای را بررسی میکند و مستقیماً تصمیمهای رفتاری را هدایت میکند.»
تا پیش از این پژوهش، دانشمندان میدانستند روده هورمونهایی مرتبط با گرسنگی و سیری آزاد میکند.
اما هیچکس نشان نداده بود که یک سیگنال واحد از روده بتواند همزمان یک گروه از سلولهای مغزی را فعال کند و گروه دیگری را خاموش کند، آن هم برای یک ماده مغذی خاص.
بیشتر داروهای فعلی چاقی، اشتها را بهطور کلی کاهش میدهند.
اما مدار جدید کشفشده میتواند راهکاری دقیقتر ارائه دهد؛ سیستمی که میل غذایی را به سمت یا دور از مواد مغذی خاص هدایت کند، بدون اینکه گرسنگی را کاملاً خاموش کند.
برای اختلالات خوردن و بیماریهای متابولیک، این سطح از انتخابپذیری میتواند گزینههای درمانی تازهای ایجاد کند. اکنون مهمترین پرسش این است که چه سیگنالی در بدن پستانداران جایگزین FGF21 میشود.
این مطالعه در نشریه Science منتشر شده است.
جمعبندی
تحقیقات جدید نشان میدهد روده نقشی بسیار فراتر از هضم غذا دارد. این اندام میتواند کمبود مواد مغذی را تشخیص دهد، سپس مستقیماً انتخابهای غذایی ما را هدایت کند.
اگر به تازهترین کشفهای علمی درباره مغز، روده، تغذیه علاقه دارید، مطالب بعدی ما را دنبال کنید.
