Naukowcy z University of Illinois odkryli, że prebiotyki w preparatach dla niemowląt mogą poprawić uczenie się i pamięć oraz zmienić chemię mózgu. Źródło:Lauren D. Quinn, University of Illinois
Prawie każdy Amerykanin, który został rodzicem w ciągu ostatniej dekady, słyszał hasło „mleko matki jest najlepsze” i prawdopodobnie został zachęcony do oferowania mleka matki noworodkom. Mleko matki zawiera między innymi naturalne źródła prebiotyków:małe, niestrawne cząsteczki błonnika, które sprzyjają rozwojowi dobrych bakterii w jelitach dziecka. Jednak dla wielu rodzin karmienie piersią jest trudne lub niemożliwe. Na szczęście współczesne odżywki dla niemowląt zbliżają się do rzeczywistości dzięki pomocy naukowców z University of Illinois.
W niedawnym badaniu przeprowadzonym przez Piglet Nutrition and Cognition Lab na Uniwersytecie I, naukowcy pracowali z prosiętami, aby pokazać, że prebiotyki zawarte w mieszance dla niemowląt mogą poprawić pamięć i zachowanie eksploracyjne.
„Kiedy dostarczamy prebiotyki w formule, nasze wyniki potwierdzają, że możemy nie tylko korzystnie wpływać na zdrowie jelit, co jest znane, ale możemy również wpływać na rozwój mózgu” – mówi Ryan Dilger, profesor nadzwyczajny na Wydziale Nauk o Zwierzętach, Wydział Nauk o Żywieniu. i Neuroscience Program na U of I. „Możemy faktycznie zmienić sposób, w jaki prosięta uczą się i zapamiętują, wpływając na bakterie w jelicie grubym”.
Prosięta są powszechnie uważane za bardziej pouczający model dla ludzkich niemowląt niż myszy i szczury; ich układ trawienny, reakcje behawioralne i rozwój mózgu są niezwykle podobne do ludzkich niemowląt. Dlatego naukowcy coraz częściej zwracają się do prosiąt, aby przetestować hipotezy w badaniach przedklinicznych związanych ze zdrowiem człowieka, zwłaszcza w kontekście drobnoustrojów jelitowych i rozwoju mózgu.
„Nie było dużo pracy nad osią jelito-mózg u ludzi, ale wiele prac gryzoni pokazuje te połączenia. To prowadzi do modelu zwierzęcego, który jest znacznie bliższy ludzkim niemowlętom i pyta, czy to połączenie nadal istnieje i czy możemy wydobyć możliwe mechanizmy” – mówi Stephen Fleming, główny autor badania i doktorant w programie Neuroscience. w U I.
Na początku 2016 r. Dilger i jego koledzy pracowali z prosiętami, aby pokazać, że połączenie innowacyjnych składników formuły, w tym prebiotyków, może odgrywać rolę w rozwoju i zachowaniu mózgu. W swoim nowym badaniu zespół skoncentrował się wyłącznie na działaniu prebiotyków.
Od drugiego dnia życia prosięta otrzymywały preparat dla niemowląt na bazie mleka krowiego z dodatkiem polidekstrozy (PDX), syntetycznego węglowodanu o działaniu prebiotycznym oraz galaktooligosacharydu (GOS), naturalnie występującego prebiotyku. Kiedy prosięta miały 25 dni, Fleming poddał je kilku testom uczenia się, pamięci i stresu. Po 33 dniach pobrano do analizy krew, mózg i tkanki jelitowe.
Test na naukę i pamięć dał prosiaczkom szansę na zabawę psimi zabawkami:jedną, którą widzieli już wcześniej, i jedną zupełnie nową zabawką. Jeśli spędzali więcej czasu z nową zabawką, oznaczało to, że prosię rozpoznało ją jako nową i preferowało ją. Ten test „rozpoznawania nowych obiektów” jest lepszy od klasycznych testów labiryntu powszechnie stosowanych w badaniach na gryzoniach.
„Jeśli próbujesz przetestować pamięć, ten test jest bliższy temu, co zrobilibyśmy z niemowlęciem. W końcu na ogół nie szkolimy niemowląt w labiryntach” – mówi Fleming. „Wiemy z poprzednich badań, że ten test działa na świnie, ale jest to pierwszy opublikowany przykład użycia go w kontekście żywienia”.
Świnie karmione PDX i GOS spędzały więcej czasu na zabawie nowymi przedmiotami niż świnie, które nie otrzymały prebiotycznych suplementów. Preferowanie nowych obiektów, oznaka naturalnej ciekawości, jest oznaką zdrowego rozwoju mózgu i wskazuje na pozytywny rozwój uczenia się i pamięci.
Kiedy prebiotyki działają tak, jak powinny, zwiększa się liczebność dobrych bakterii. Jednym ze sposobów, aby to stwierdzić, jest przyjrzenie się końcowym produktom metabolicznym – lotnym kwasom tłuszczowym (VFA) – wydalanym przez bakterie podczas trawienia włókien prebiotycznych.
„Lotne kwasy tłuszczowe są globalnym wskaźnikiem tego, czy prebiotyki miały wpływ na ogólną populację bakterii. Na przykład możemy chcieć zobaczyć wzrost liczby Lactobacillus i innych pożytecznych bakterii wytwarzających maślan” – wyjaśnia Dilger. Stężenia lotnych kwasów tłuszczowych (VFA) w okrężnicy, krwi i mózgu uległy zmianie u świń otrzymujących PDX i GOS w porównaniu ze świniami kontrolnymi.
Najnowsze dowody sugerują, że bakteryjne VFA mogą przedostawać się do krwi i przemieszczać do mózgu, gdzie mogą potencjalnie wpływać na nastrój i zachowanie.
„Odkryliśmy, że tak, VFA są wchłaniane do krwi świń karmionych PDX/GOS. I tak, dostają się do mózgu” – wyjaśnia Fleming. „Ale kiedy przyjrzeliśmy się relacji między tymi VFA a wynikami naszych testów behawioralnych, nie wydawało się, aby istniał wyraźny związek”.
Kolejną niespodzianką był spadek poziomu serotoniny w mózgach świń karmionych prebiotykiem. „Kiedy słyszysz mniej serotoniny, natychmiast pojawia się reakcja:„ Cóż, to źle ”- mówi Fleming. Niekoniecznie; te świnie nie wykazywały większego niepokoju niż świnie kontrolne podczas testu wysiłkowego ani gorszych wyników podczas testu uczenia się i pamięci. Naukowcy stawiają hipotezę, że prebiotyki mogą zmieniać poziom tryptofanu, prekursora aminokwasów serotoniny, ale jest za wcześnie, aby powiedzieć.
Chociaż potrzeba więcej pracy, aby odpowiedzieć na pozostałe pytania, badanie uzupełnia rosnącą liczbę badań, sugerując silny i potencjalnie modyfikowalny związek między jelitami a mózgiem:związek, który twórcy preparatów dla niemowląt powinni zdecydowanie rozważyć.
„Istnieje tak wiele sposobów na zmianę składu mikroflory i mogą one przynieść bardzo silne korzyści. Promowanie dobrego „zdrowia jelit” pozostaje silnym celem w dziedzinie żywienia” – mówi Dilger.
Publikacja:Stephen A. Fleming i in., „Polidekstroza w diecie i galaktooligosacharydy zwiększają zachowanie eksploracyjne, poprawiają pamięć rozpoznawania i zmieniają neurochemię u młodej świni”, Nutritional Neuroscience, 2017; doi:10.1080/1028415X.2017.1415280
