Tarmkänsla: Sensoriska neuroner i tarmen informerar vagusnerven (gul) och hjärnan om hur våra magar och tarmar mår.
NICOLLE R. FULLER/Science Source
Den mänskliga tarmen är kantad av mer än 100 miljoner nervceller – det är praktiskt taget en hjärna i sig själv. Tarmen pratar faktiskt med hjärnan och släpper ut hormoner i blodomloppet som inom loppet av cirka 10 minuter talar om för oss hur hungrig den är eller att vi inte borde ha ätit en hel pizza. Men en ny studie visar att tarmen har en mycket mer direkt koppling till hjärnan genom en neurokrets som gör att den kan sända signaler på bara några sekunder. Resultaten kan leda till nya behandlingar för fetma, ätstörningar och till och med depression och autism – som alla har kopplats till en dåligt fungerande tarm.
Studien avslöjar ”en ny uppsättning vägar som använder tarmceller för att snabbt kommunicera med … hjärnstammen”, säger Daniel Drucker, en klinisk forskare som studerar tarmstörningar vid Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute i Toronto, Kanada, och som inte var involverad i arbetet. Även om många frågor återstår innan de kliniska konsekvenserna blir tydliga, säger han: ”Detta är en cool ny pusselbit.”
Under 2010 gjorde neurovetenskapsmannen Diego Bohórquez vid Duke University i Durham, North Carolina, en häpnadsväckande upptäckt när han tittade genom sitt elektronmikroskop. Enteroendokrina celler, som besår tarmslemhinnan och producerar hormoner som stimulerar matsmältningen och dämpar hunger, hade fotliknande utsprång som liknar de synapser som neuroner använder för att kommunicera med varandra. Bohórquez visste att de enteroendokrina cellerna kunde skicka hormonella meddelanden till det centrala nervsystemet, men han undrade också om de kunde ”prata” med hjärnan med hjälp av elektriska signaler, på samma sätt som neuronerna gör. I så fall skulle de behöva skicka signalerna genom vagusnerven, som går från tarmen till hjärnstammen.
Han och hans kollegor injicerade ett fluorescerande rabiesvirus, som överförs via neuronala synapser, i tjocktarmen på möss och väntade på att de enteroendokrina cellerna och deras partners skulle lysa upp. Dessa partners visade sig vara vagala neuroner, rapporterar forskarna idag i Science.
I en petriskål nådde enteroendokrina celler ut till vagala neuroner och bildade synaptiska förbindelser med varandra. Cellerna sprutade till och med ut glutamat, en neurotransmittor som är involverad i lukt och smak, som de vagala neuronerna tog emot inom 100 millisekunder – snabbare än ett ögonblick.
Det är mycket snabbare än vad hormoner kan ta sig från tarmen till hjärnan genom blodomloppet, säger Bohórquez. Hormonernas tröghet kan vara orsaken till att många aptitdämpare som är inriktade på dem misslyckas, säger han. Nästa steg är att studera om denna signalering mellan tarm och hjärna ger hjärnan viktig information om näringsämnena och kalorivärdet i den mat vi äter, säger han.
Det finns några uppenbara fördelar med en supersnabb signalering mellan tarm och hjärna, t.ex. för att upptäcka gifter och toxiner, men det kan finnas andra fördelar med att känna av innehållet i våra tarmar i realtid, säger han. Vilka dessa fördelar än är, finns det en god chans att de är urgamla – tarmsensoriska celler går tillbaka till en av de första flercelliga organismerna, en platt varelse vid namn Trichoplax adhaerens, som uppstod för ungefär 600 miljoner år sedan.
En ytterligare ledtråd om hur tarmsensoriska celler är till nytta för oss i dag finns i en separat studie, som publicerades i dag i Cell. Forskare använde laser för att stimulera de sensoriska neuronerna som innerverar tarmen hos möss, vilket gav upphov till belönande förnimmelser som gnagarna arbetade hårt för att upprepa. Laserstimuleringen ökade också nivåerna av en humörhöjande signalsubstans som kallas dopamin i gnagarnas hjärnor, konstaterade forskarna.
De två studierna bidrar tillsammans till att förklara varför man genom att stimulera vagusnerven med elektrisk ström kan behandla allvarlig depression hos människor, säger Ivan de Araujo, neurovetenskapsforskare vid Icahn School of Medicine at Mount Sinai i New York City, som ledde studien i Cell. Resultaten kan också förklara varför vi på en grundläggande nivå mår bra av att äta. ”Även om de här neuronerna finns utanför hjärnan passar de perfekt in på definitionen av belöningsneuroner” som driver motivation och ökar nöjet, säger han.