Los microbios intestinales pueden aumentar la motivación para hacer ejercicio, según estudio de Penn Medicine

Un estudio en ratones descubre una vía del intestino al cerebro que aumenta el rendimiento del ejercicio

14 de diciembre de 2022

FILADELFIA—Algunas especies de bacterias que viven en el intestino activan los nervios en el intestino para promover el deseo de hacer ejercicio, según un estudio en ratones dirigido por investigadores de la Escuela de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania. El estudio fue publicado hoy en Nature y revela la vía del intestino al cerebro que explica por qué algunas bacterias aumentan el rendimiento del ejercicio.

En el estudio, los investigadores encontraron que las diferencias en el rendimiento de carrera dentro de un gran grupo de ratones de laboratorio se atribuían en gran medida a la presencia de ciertas especies de bacterias intestinales en los animales de mayor rendimiento. Los investigadores rastrearon este efecto a pequeñas moléculas llamadas metabolitos que producen las bacterias, metabolitos que estimulan los nervios sensoriales en el intestino para mejorar la actividad en una región del cerebro que controla la motivación durante el ejercicio.

"Si podemos confirmar la presencia de una vía similar en los humanos, podría ofrecer una forma efectiva de aumentar los niveles de ejercicio de las personas para mejorar la salud pública en general", dijo el autor principal del estudio, Christoph Thaiss, PhD , profesor asistente de Microbiología en Penn Medicine. .

Thaiss y sus colegas organizaron el estudio para buscar ampliamente los factores que determinan el rendimiento del ejercicio. Registraron las secuencias del genoma, las especies de bacterias intestinales, los metabolitos del torrente sanguíneo y otros datos para ratones genéticamente diversos. Luego midieron la cantidad de rueda voluntaria diaria que hacían los animales, así como su resistencia.

Los investigadores analizaron estos datos utilizando el aprendizaje automático, buscando atributos de los ratones que pudieran explicar mejor las importantes diferencias interindividuales de los animales en el rendimiento de carrera. Se sorprendieron al descubrir que la genética parecía explicar solo una pequeña parte de estas diferencias de rendimiento, mientras que las diferencias en las poblaciones de bacterias intestinales parecían ser sustancialmente más importantes. De hecho, observaron que dar a los ratones antibióticos de amplio espectro para deshacerse de sus bacterias intestinales reducía el rendimiento de carrera de los ratones a la mitad.

En última instancia, en un proceso de años de investigación científica que involucró a más de una docena de laboratorios separados en Penn y en otros lugares, los investigadores encontraron que dos especies bacterianas estrechamente relacionadas con un mejor rendimiento, Eubacterium rectale y Coprococcus eutactus, producen metabolitos conocidos como amidas de ácidos grasos (FAA). Estos últimos estimulan los receptores llamados receptores endocannabinoides CB1 en los nervios sensoriales incrustados en el intestino, que se conectan al cerebro a través de la columna vertebral. La estimulación de estos nervios repletos de receptores CB1 provoca un aumento en los niveles del neurotransmisor dopamina durante el ejercicio, en una región del cerebro llamada cuerpo estriado ventral.

El cuerpo estriado es un nodo crítico en la red de motivación y recompensa del cerebro. Los investigadores concluyeron que la dopamina adicional en esta región durante el ejercicio aumenta el rendimiento al reforzar el deseo de hacer ejercicio.

"Esta vía de motivación del intestino al cerebro podría haber evolucionado para conectar la disponibilidad de nutrientes y el estado de la población de bacterias intestinales con la preparación para participar en una actividad física prolongada", dijo el coautor del estudio, J. Nicholas Betley, PhD , asociado profesor de Biología en la Escuela de Artes y Ciencias de la Universidad de Pensilvania. “Esta línea de investigación podría convertirse en una rama completamente nueva de la fisiología del ejercicio”.

Los hallazgos abren muchas nuevas vías de investigación científica. Por ejemplo, hubo evidencia de los experimentos de que los ratones con mejor rendimiento experimentaron un "subidón del corredor" más intenso, medido en este caso por una reducción en la sensibilidad al dolor, lo que sugiere que este conocido fenómeno también está controlado, al menos en parte, por el intestino. bacterias El equipo ahora planea más estudios para confirmar la existencia de esta vía del intestino al cerebro en humanos.

Además de posiblemente ofrecer formas baratas, seguras y basadas en la dieta para hacer correr a la gente común y optimizar el rendimiento de los atletas de élite, agregó, la exploración de esta vía también podría generar métodos más fáciles para modificar la motivación y el estado de ánimo en entornos como la adicción y la depresión.

El estudio fue dirigido por la científica de Penn Medicine, Lenka Dohnalová. Otros autores de Penn Medicine incluyen: Patrick Lundgren, Jamie Carty, Nitsan Goldstein, Lev Litichevskiy, Hélène Descamps, Karthikeyani Chellappa, Ana Glassman, Susanne Kessler, Jihee Kim, Timothy Cox, Oxana Dmitrieva-Posocco, Andrea Wong, Erik Allman, Soumita Ghosh, Nitika Sharma, Kasturi Sengupta, Mark Sellmyer, Garret FitzGerald, Andrew Patterson, Joseph Baur, Amber Alhadeff y Maayan Levy.

El estudio fue financiado en parte por los Institutos Nacionales de Salud (S10-OD021750, DP2AG067492, R01-DK-129691, P01-DK119130 y R01-DK115578), Pew Charitable Trust, Edward Mallinckrodt, Jr. Foundation, Agilent Early Career Professor Award, el Global Probiotics Council, la IDSA Foundation, la Thyssen Foundation, el Human Frontier Science Program y Penn Medicine, incluido el Dean's Innovation Fund.