Muizen begonnen na een transplantatie met menselijke poep meer glucose te produceren. En dat is weer goed voor de hersenen.

Ons grote brein slurpt nogal wat energie. Vooral glucose is hard nodig voor onze denkkracht. In de loop van de evolutie moet onze stofwisseling daarop zijn aangepast. Maar hoe? Onderzoekers van de Northwestern University suggereren nu dat onze darmflora weleens kan hebben geholpen. Dat blijkt volgens hen uit experimenten met muizen, beschreven in het vaktijdschrift Microbial Genomics.

Lees ook:

• Zijn sportpillen de toekomst?
• Wat veroorzaakt obesitas en hoeveel invloed heb je daar zelf op?
• Veel jongen of groot brein?

De energiehuishouding

Dat zowel genen als onze omgeving invloed hebben op de energiehuishouding van ons lichaam weten we al langer. De ene persoon maakt meer energie vrij uit voedsel dan een ander. En sommige mensen slaan meer glucose op in de vorm van vet, terwijl een ander die volledig verbruikt.

Ook tussen diersoorten onderling zijn er grote verschillen in stofwisseling. Vooral tussen dieren met een relatief groot of juist klein brein. Maar in hoeverre de energieproductie- en opslag precies samenhangt met de evolutie van de hersenen, is nog niet duidelijk. Laat staan welke factoren van invloed zijn hierop.

Poeptransplantatie

In dit nieuwe onderzoek besloten antropoloog Katherine Amato en collega’s jonge muizen een transplantatie te geven met de ontlasting van primaten. Daarvoor werden drie primatensoorten ingezet: twee met een relatief groot brein (mens en doodshoofdaapje) en een met een klein stel hersenen (makaak). De muizen verkregen dus de darmflora van één van deze soorten.

Vervolgens mat het team na zestig dagen bij de muizen verschillende eigenschappen die te maken hebben met de stofwisseling, zoals gewichtstoename, bloedglucose, vetwaarden en de grootte van enkele organen.

Meer eten, minder vet

De hersenen van de muizen die de poep van grote brein-primaten ontvingen bleken hetzelfde te zijn als die van de groep met makaakontlasting. Dat was volgens de onderzoekers te verwachten; hersenontwikkeling is namelijk zeer specifiek voor een bepaalde soort. Wel zagen Amato en haar team een grotere lever en alvleesklier in die eerste groep. Beiden organen zijn betrokken in de energiehuishouding.

Verder bleken de muizen die mensen- of doodshoofdjepoep kregen minder zwaar te zijn en hadden ze een lager vetpercentage dan hun soortgenoten die een transplantatie kregen met de ontlasting van een primaat met kleine hersenen. En dat terwijl ze meer aten.

Ook had deze groep een hogere bloedglucose, meer vetzuren, minder cholesterol en meer ALP. ALP is een enzym dat nodig is voor de productie van glucose uit koolhydraten, vetten en eiwitten.

Brandstof voor het brein

Alles bij elkaar genomen, wijzen de resultaten erop dat de poep van grote brein-primaten de stofwisseling van de muizen heeft geherprogrammeerd. Deze is nu compleet ingericht op de productie en het in het bloed houden van glucose. En dat allemaal dankzij de nieuwe darmbacteriën dus.

Glucose is dé belangrijkste brandstof van de hersenen. Daarom opperen Amato en collega’s nu de suggestie dat de darmflora een rol kan hebben gespeeld in de evolutie van het grote primatenbrein.

Geen gedetailleerd beeld

“Deze studie heeft een interessante insteek”, geeft dierfysioloog Evert van Schothorst van de Universiteit Wageningen aan. “De resultaten laten inderdaad effecten zien van de poeptransplantatie, al zijn die effecten soms erg klein. Het verschil in gewichtstoename is bijvoorbeeld zeer gering (hooguit 0,2 procent) en de vraag is hoe biologisch relevant dit is.”

Ook vindt hij het jammer dat de onderzoekers geen gedetailleerder beeld hebben gegeven van de verschillen in stofwisseling. “Zo zouden analyses van het werkelijke glucoseverbruik en directe metingen van vetzuren in het bloed (nu deden ze dat alleen in de ontlasting) meer inzicht kunnen bieden in de rol van darmbacteriën in de totale stofwisseling. En daarmee ook de evolutie van hersenontwikkeling.”

Nog meer poep

De resultaten geven volgens Van Schothorst wel een mooie aanleiding om vervolgstudies te gaan opzetten. En dat staat ook zeker op de planning, geven de onderzoekers aan. Zo willen ze het experiment herhalen met de poep van andere primatensoorten met verschillende hersengroottes.

Ook hopen ze meer te weten te komen over welke moleculen de darmbacteriën precies produceren en hoe die dan invloed uitoefenen op de energiehuishouding van het lichaam. Want daarover is nog weinig bekend.

Bronnen: Microbial Genomics, Northwestern University via EurekAlert!

Beeld: Annelise Capossela

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!