Medan du använder fisken för att undersöka celler som normalt berättar för hjärnan och resten av kroppen vad som händer inuti tarmen efter en måltid, ett team av Duke-forskare upptäckte att en fettrik måltid helt stänger av den kommunikationen i några timmar.
Cellerna de tittade på är de enteroendokrina cellerna, som förekommer glest genom tarmen, men spelar en nyckelroll för att signalera kroppen om den mycket viktiga matsmältningskanalen. Förutom att frigöra hormoner, cellerna har också en nyligen upptäckt direkt koppling till nervsystemet och hjärnan.
Dessa celler producerar minst 15 olika hormoner för att skicka signaler till resten av kroppen om tarmrörelse, känslor av fullhet, matsmältning, näringsupptag, insulinkänslighet och energilagring.
Men de somnar på jobbet i några timmar efter en fettrik måltid, och vi vet ännu inte om det är bra eller dåligt. "
John Rawls, docent i molekylär genetik och mikrobiologi vid Duke School of Medicine
Eftersom enteroendokrina celler är viktiga aktörer i matsmältningen, känslan av att vara full och efterföljande matningsbeteende, denna tystnad kan vara en mekanism som på något sätt får människor som äter en fettrik kost att äta ännu mer.
"Detta är en tidigare ouppskattad del av den postprandiala (efter måltid) cykeln, "Sa Rawls." Om detta händer varje gång vi äter ohälsosamt, fettrik måltid, det kan orsaka en förändring av insulinsignalering, vilket i sin tur kan bidra till utvecklingen av insulinresistens och typ 2 -diabetes. "
För att förstå tystnaden bättre, forskarna försökte bryta ner processen steg för steg i zebrafiskar.
Efter att de först kände en måltid, de enteroendokrina cellerna utlöser ett kalciumbrist inom några sekunder, initiera signalprocessen. Men efter den initiala signalen finns det en fördröjd effekt senare under eftermåltiden. Det är under detta senare svar som tystnaden sker, sa Rawls, som också leder Duke's Microbiome Center.
De tysta cellerna ändrar form och upplever stress i sitt endoplasmatiska retikulum, en struktur som samlar nya proteiner. Det verkar som om dessa enteroendokrina celler, som är specialiserade på att syntetisera och utsöndra proteiner som hormoner och signalsubstanser, bli överstimulerad och utmattad ett tag.
Teamet provade fettrik kost på en rad bakteriefria zebrafiskar som uppvuxits i frånvaro av några mikrober, och fann att de inte upplevde samma tysta effekt. Så de började leta efter tarmmikrober som kan vara inblandade i processen.
Efter screening genom alla typer av bakterier som finns i tarmen, de såg att tystnaden verkade vara ett verk av en enda typ av tarmbakterier, kallas Acinetobacter. Dessa buggar är normalt mindre än 0,1 procent av det totala tarmmikrobiomet, men de ökade 100-faldigt efter en fettrik måltid och var de enda bakterierna som kunde framkalla tystnadseffekten.
"Därefter vill vi förstå hur Acinetobacter framkallar detta intressanta svar, "sa Lihua Ye, en postdoktor och huvudförfattare på denna uppsats. "Vi misstänker också att andra bakterier också kan ha denna förmåga."
Rawls sa att de inte är säkra på varför tystnad inträffar, inte heller om det har någon positiv effekt på fisken. Det kan vara ett sätt att förhindra överdriven signalering om fettet, men genom att tystas helt så här, cellerna kommunicerar inte heller något annat.
"Vi förstår inte ännu vad den långsiktiga inverkan av enteroendokrin tystnad skulle ha på metabolisk hälsa, "Sa Rawls." Detta kan vara ett felanpassat svar på högfettmatning som försämrar dessa cellers normala regleringsfunktioner, vilket leder till metaboliska störningar som insulinresistens. Men det är också möjligt att tystningen är en fördelaktig anpassning för att skydda djuret från överstimulering av tarmcellerna. "