Mens du bruger fisken til at undersøge celler, der normalt fortæller hjernen og resten af kroppen, hvad der foregår inde i tarmen efter et måltid, et team af Duke-forskere opdagede, at et måltid med højt fedtindhold helt lukker ned for den kommunikation i et par timer.
Cellerne, de kiggede på, er de enteroendokrine celler, der forekommer tyndt gennem tarmens foring, men spiller en nøglerolle i at signalere kroppen om den altafgørende fordøjelseskanal. Ud over at frigive hormoner, cellerne har også en nyligt opdaget direkte forbindelse til nervesystemet og hjernen.
Disse celler producerer mindst 15 forskellige hormoner for at sende signaler til resten af kroppen om tarmbevægelse, følelser af fylde, fordøjelse, næringsoptagelse, insulinfølsomhed og energilagring.
Men de falder i søvn på jobbet i et par timer efter et fedtfattigt måltid, og vi ved endnu ikke, om det er godt eller dårligt. "
John Rawls, lektor i molekylær genetik og mikrobiologi i Duke School of Medicine
Da enteroendokrine celler er centrale aktører i fordøjelsen, følelsen af at være mæt og efterfølgende fodringsadfærd, denne dæmpning kan være en mekanisme, der på en eller anden måde får folk, der spiser en fedtholdig kost til at spise endnu mere.
"Dette er en tidligere ikke værdsat del af den postprandiale (efter måltid) cyklus, "Sagde Rawls." Hvis dette sker, hver gang vi spiser usundt, fedtfattigt måltid, det kan forårsage en ændring i insulinsignalering, hvilket igen kunne bidrage til udviklingen af insulinresistens og type 2 -diabetes. "
For at forstå lydløsningen bedre, forskerne forsøgte at nedbryde processen trin for trin i zebrafisk.
Efter de først havde mærket et måltid, de enteroendokrine celler udløser et calciumudbrud inden for få sekunder, igangsætning af signalprocessen. Men efter det indledende signal er der en forsinket effekt senere i eftermåltidet. Det er under dette senere svar, at lyddæmpningen sker, sagde Rawls, der også leder Duke's Microbiome Center.
De tavse celler ændrer form og oplever stress i deres endoplasmatiske net, en struktur, der samler nye proteiner. Det ser ud til, at disse enteroendokrine celler, som er specialiseret til at syntetisere og udskille proteiner som hormoner og neurotransmittere, blive overstimuleret og udmattet et stykke tid.
Holdet prøvede den fedtfattige diæt på en linje af bakteriefri zebrafisk, der blev rejst i fravær af mikrober, og fandt ud af, at de ikke oplevede den samme dæmpningseffekt. Så de begyndte at lede efter tarmmikrober, der kunne være involveret i processen.
Efter screening gennem alle slags bakterier, der findes i tarmen, de så, at lyddæmpningen syntes at være værket af en enkelt type tarmbakterier, kaldet Acinetobacter. Disse fejl er normalt mindre end 0,1 procent af det totale tarmmikrobiom, men de steg 100 gange efter et måltid med et fedtindhold og var de eneste bakterier, der var i stand til at fremkalde dæmpningseffekten.
"Dernæst vil vi forstå, hvordan Acinetobacter fremkalder dette interessante svar, "sagde Lihua Ye, en postdoktor og hovedforfatter på dette papir. "Vi formoder også, at andre bakterier også kan have denne evne."
Rawls sagde, at de ikke er sikre på, hvorfor lyddæmpning opstår, ej heller om det har nogen positiv effekt på fisken. Det kan være en måde at forhindre overdreven signalering om fedtet, men ved at blive tavset fuldstændig sådan, cellerne kommunikerer heller ikke noget andet.
"Vi forstår endnu ikke, hvad den langsigtede indvirkning af enteroendokrine lyddæmpninger ville have på metabolisk sundhed, "Rawls sagde." Dette kan være en utilpasset reaktion på fedtholdig fodring, der forringer disse cellers normale regulatoriske funktioner, fører til metaboliske lidelser som insulinresistens. Men det er også muligt, at lyddæmpningen er en fordelagtig tilpasning til at beskytte dyret mod overstimulering af tarmcellerne. "