Jo mindre en orm af arten Caenorhabditis elegans (C. elegans) spiser , jo langsommere taber den sit fedt. Nu har forskere ved Scripps Research fundet ud af, hvorfor det forholder sig sådan: Et lille molekyle, der produceres af ormens tarm under faste, bevæger sig til hjernen og blokerer et fedtforbrændingssignal i denne periode. Selv om det nøjagtige molekyle, de har identificeret i ormene, endnu ikke er blevet undersøgt hos mennesker, hjælper det nye arbejde forskerne til bedre at forstå det komplekse samspil mellem tarmen og hjernen. Det kan også kaste lys over, hvorfor faste – at afholde sig fra mad i en periode – har fordele, der er uafhængige af mængden af kalorier, en person indtager. Den nye undersøgelse blev offentliggjort i Nature Communications den 11. august2024.

Forskerne under ledelse af Supriya Srinivasan, Scripps Research Professor of Neuroscience, ph.d., hovedforfatter til den nye undersøgelse, har for første gang fundet ud af, at faste overfører information til hjernen, der går ud over ren kaloriemangel. Disse resultater får dem til at spekulere på, om der er molekyler, der produceres i tarmene hos andre dyr, herunder pattedyr, som forklarer nogle af de sundhedsmæssige virkninger, der er forbundet med faste.

Insulinmolekyle produceret af tarmceller påvirker fedtmetabolismen via hjernen

Forskere har længe vidst, at hjernen kontrollerer produktionen og nedbrydningen af fedt hos mennesker, andre pattedyr og modelorganismer som C. elegans. I 2017 identificerede Srinivasans gruppe FLP-7, et hjernehormon, der stimulerer fedtforbrændingen i nematodens tarm. Men C. elegans har ingen sensoriske nerver i tarmen, så forskerne kæmpede med at afkode den omvendte kommunikationsvej: Hvordan signalerer tarmen til hjernen? Eksperterne vidste, at en ændring af stofskiftet i tarmen kan ændre neuronernes egenskaber i hjernen, men det var meget forvirrende, hvordan det rent faktisk sker. I det nye arbejde fjernede Srinivasan og hendes kolleger mere end 100 signalmolekyler fra C. elegans’ tarm, et efter et, og målte deres indvirkning på FLP-7-produktionen i hjernen.

De fandt ét molekyle, som havde stor indflydelse på FLP-7: en form for insulin kaldet INS-7. Hos mennesker er insulin primært kendt som det hormon, der produceres af bugspytkirtlen, og som kontrollerer blodsukkerniveauet. Men dette insulinmolekyle blev i stedet produceret af tarmceller og havde også en effekt på fedtstofskiftet via hjernen. Da forskerne opdagede, at det var insulin, tænkte de, at det var et paradoks.
Insulin er så velundersøgt hos pattedyr, og der var ingen fortilfælde af, at et insulinmolekyle spillede denne rolle.

Men da gruppen undersøgte, hvordan INS-7 påvirkede de FLP-7-producerende hjerneceller, fandt de ud af, at det ikke aktiverede insulinreceptorerne – som alle tidligere opdagede insulinmolekyler – men blokerede insulinreceptoren. Denne blokering satte til gengæld gang i en kaskade af andre molekylære begivenheder, som til sidst fik hjernecellerne til at holde op med at producere FLP-7. Ifølge Srinivasan er INS-7 dybest set et signal fra tarmen, som fortæller hjernen, at den ikke skal forbrænde flere fedtdepoter i øjeblikket, fordi der ikke tilføres mad.

Signaler mellem tarm og hjerne styrer stofskiftet

Undersøgelser har allerede vist, at fasteperioder kan påvirke kroppen på forskellige måder, men mekanismerne bag disse ændringer har tidligere været uklare. Den nye undersøgelse peger på en måde, hvorpå en tom tarm kan signalere til hjernen, hvilket potentielt kan føre til en række sundhedseffekter ud over fedt. De nye resultater, siger Srinivasan, hjælper med at forklare, hvordan hjernen og fordøjelsessystemet kommunikerer i begge retninger for at kontrollere stofskiftet som reaktion på tilgængeligheden af mad. Der er behov for yderligere forskning for at finde ud af, hvilke specifikke veje hos pattedyr der er involveret i de nye signaler mellem tarm og hjerne.

Forbindelser, der efterligner tarmhormoner – såsom semaglutid, der er kendt under mærkenavne som Ozempic, Wegovy og Rybelus – har for nylig vist sig at være populære i kampen mod fedme og diabetes, så nye tarmpeptider kunne supplere denne klasse af lægemidler. Srinivasan planlægger også eksperimenter for at undersøge , hvordan tarmceller fra C. elegans stimuleres til at producere INS-7 under faste, og hvilke typer hjerneceller der påvirkes af molekylet.