De studie, vandaag gepubliceerd in Translationele psychiatrie , is ook de eerste die laat zien hoe een specifieke verandering in het darmmicrobioom - de bacteriën en andere micro-organismen die in de maag en darmen groeien - de functie van een bepaald deel van de hersenen kan veranderen.
Volgens de Centers for Disease Control and Prevention, met suiker gezoete dranken zijn een belangrijke bron van toegevoegde suikers in de voeding van Amerikanen. Bijna tweederde van de jongeren in de Verenigde Staten drinkt elke dag minstens één suikerhoudende drank.
Neurowetenschapper Scott Kanoski, universitair hoofddocent biologische wetenschappen aan het USC Dornsife College of Letters, Kunsten en Wetenschappen, doet al jaren onderzoek naar het verband tussen voeding en hersenfunctie. Zijn onderzoek heeft aangetoond dat de consumptie van suikerhoudende dranken de geheugenfunctie bij ratten schaadt en dat diezelfde dranken het darmmicrobioom veranderen.
In de huidige studie, Kanoski en onderzoekers van de UCLA en de University of Georgia, Athene, gezocht om erachter te komen of er een direct verband bestaat tussen veranderingen in het microbioom en de geheugenfunctie.
De wetenschappers gaven adolescente ratten gratis toegang tot een met suiker gezoete drank vergelijkbaar met die die mensen drinken.
Toen de ratten na ongeveer een maand volwassen waren, de onderzoekers testten hun geheugen met behulp van twee verschillende methoden. Eén methode testte het geheugen dat verband houdt met een gebied van de hersenen dat de hippocampus wordt genoemd. De andere methode testte de geheugenfunctie die wordt bestuurd door een gebied dat de perirhinale cortex wordt genoemd.
De onderzoekers vonden dat, vergeleken met ratten die alleen water dronken, de ratten die veel suikerhoudende dranken consumeerden, hadden meer moeite met het geheugen dat de hippocampus gebruikt. Suikerconsumptie had geen invloed op herinneringen gemaakt door de perirhinale cortex.
"De suikerconsumptie in het vroege leven lijkt selectief hun hippocampus leren en geheugen te schaden, " zei hoofdauteur Emily Noble, assistent-professor aan het UGA College of Family and Consumer Sciences en voormalig postdoctoraal fellow bij USC Dornsife.
De wetenschappers controleerden vervolgens het darmmicrobioom van de ratten en vonden verschillen tussen degenen die de zoete drank dronken en degenen die water dronken. De suikerdrinkers hadden grotere populaties van twee specifieke soorten darmbacteriën:Parabacteroides distasonis en Parabacteroides johnsonii.
De onderzoekers vroegen toen of de Parabacteroides-bacteriën dat konden, zonder de hulp van suiker, de geheugenfunctie van de ratten aantasten. Ze transplanteerden Parabacteroides-bacteriën die in het laboratorium waren gekweekt in de ingewanden van adolescente ratten die alleen water dronken. De ratten die de bacteriën kregen, vertoonden geheugenstoornissen in de hippocampus toen ze volwassen werden, ongeveer hetzelfde als de suikerdrinkende ratten.
De wetenschappers ontdekten ook dat, in tegenstelling tot de suikerdrinkende ratten, de getransplanteerde ratten vertoonden ook geheugenstoornissen in de perirhinale cortex. Dit verschil levert verder bewijs dat een veranderde hersenfunctie die verband houdt met een dieet, mogelijk te wijten is aan veranderingen in het darmmicrobioom.
Eerdere studies hebben het hele darmmicrobioom van de ene groep dieren naar de andere getransplanteerd, soortgelijke veranderingen in de hersenfunctie veroorzaken. Echter, deze studie is een van de eerste die dit doet met slechts twee specifieke soorten.
Het was verrassend voor ons dat we in staat waren om de geheugenstoornissen die samenhangen met suikerconsumptie in wezen te repliceren, niet door het hele microbioom over te dragen, maar simpelweg door een enkele bacteriepopulatie in de darm te verrijken."
Scott Kanoski, Corresponderende auteur van de studie
Eindelijk, de wetenschappers onderzochten de activiteit van genen in de hippocampus, het vergelijken van ratten die de suikerhoudende drank dronken met degenen die alleen water dronken en het vergelijken van waterdrinkers met degenen die getransplanteerd waren met Parabacteroides.
Genactiviteit deed, in feite, verandering in zowel de ratten die de met suiker gezoete dranken consumeerden als de ratten die waren getransplanteerd met Parabacteroides. De aangetaste genen bepalen hoe zenuwcellen elektrische signalen doorgeven aan andere zenuwcellen en hoe ze intern moleculaire signalen sturen.
De resultaten van dit onderzoek bevestigen een direct verband, op moleculair niveau, tussen het darmmicrobioom en de hersenfunctie.
In toekomstige studies, Kanoski en de onderzoekers hopen te bepalen of het veranderen van gewoontes, zoals gezonder eten of meer bewegen, kan de schade aan het geheugen, veroorzaakt door een verhoogde suikerconsumptie vroeger in het leven, ongedaan maken.
Xylitol en grapefruitzaadextract zijn veelbelovend bij het voorkomen van SARS-CoV-2-infectie,
Darmmicrobiota kan de ernst van COVID-19 voorspellen
Bloedonderzoek voor microbieel DNA kan waarschuwen voor kanker
Leidt hypertensie altijd tot ernstige COVID-19?
Kunststoffen die nu vaak worden aangetroffen in menselijke ontlasting
Nieuwe tool registreert en volgt de groei van het microbioom
Metformine kan een lekkende darm helpen
Een team van onderzoekers van de Universiteit van Californië, San Diego, hebben met succes darmorganoïden in hun laboratorium gebruikt om de effecten van medicijnen te laten zien om aandoeningen zoals
Uit grote studie blijkt dat SARS-CoV-2 viral load het laagst is bij kinderen
Een tot nadenken stemmende nieuwe studie door onderzoekers in Nederland bevestigt de hypothese dat voor ernstige acute respiratoire syndroom coronavirus 2 (SARS-CoV-2) infectie, hogere leeftijd wordt
RNA-sequencing biedt nieuwe inzichten in het microbioom
Onderzoekers van de Universiteit van Chicago hebben een revolutionaire strategie bedacht om de activiteit van het darmmicrobioom te bestuderen - met behulp van high-throughput-sequencing van tRNA.