Involvement of the gut microbiota in the development of food addiction

Abstract

En la societat occidental, l'abundància d'aliments saborosos augmenta el risc d'addicció al menjar, caracteritzada per compulsivitat, persistència i alta motivació pels aliments saborosos. Tot i les similituds amb l'addicció a les drogues, els mecanismes neurobiològics no s'entenen completament. Recentment, la microbiota intestinal ha guanyat atenció pel seu paper en la funció cerebral a través de l'eix intestí-cervell. Aquesta tesi investiga la neurobiologia de l'addicció al menjar i la comunicació entre l'intestí i el cervell. Primerament, utilitzant un model operant en ratolins i quimiogenètica es va estudiar la inflexibilitat cognitiva en l'addicció al menjar. En segon lloc, vam identificar signatures comunes de microbiota en humans i ratolins, i intervencions basades en la microbiota amb efectes protectors. Finalment, vam explorar el trasplantament de microbiota fecal i el rendiment cognitiu en ratolins. Els nostres resultats suggereixen que les teràpies basades en la microbiota podrien prevenir l'addicció al menjar i les disfuncions cognitives.

En la sociedad occidental, la abundancia de alimentos sabrosos aumenta el riesgo de adicción a la comida, caracterizada por compulsividad, persistencia y alta motivación por los alimentos sabrosos. A pesar de las similitudes con la adicción a las drogas, los mecanismos neurobiológicos no se entienden completamente. Recientemente, la microbiota intestinal ha ganado atención por su papel en la función cerebral a través del eje intestino-cerebro. Esta tesis investiga la neurobiología de la adicción a la comida y la comunicación intestino-cerebro. Inicialmente, utilizando un modelo operante en ratones y quimiogenética, se estudió la inflexibilidad cognitiva en la adicción a la comida. Secundariamente, identificamos firmas comunes de microbiota en humanos y ratones, e intervenciones protectoras basadas en la microbiota. Finalmente, exploramos el trasplante de microbiota fecal y la cognición en ratones. Nuestros resultados sugieren que las terapias basadas en la microbiota podrían prevenir la adicción a la comida y las disfunciones cognitivas.

In Western society, the abundance of palatable foods increases the risk of food addiction, characterized by compulsivity, persistence, and high motivation towards palatable foods. Although food addiction has overlaps with drug addiction, the neurobiological mechanisms are not fully understood. Recently, the gut microbiota has gained attention for its role in brain function via the gut-brain axis. Therefore, this thesis investigates the neurobiology of food addiction and the gut-brain crosstalk. Using an operant model in mice with chocolate-flavored pellets, firstly, we employed a chemogenetic approach to study cognitive inflexibility linked to food addiction. Secondly, we identified common microbiota signatures in humans and mice, revealing a specific gut microbiota profile in food-addicted individuals. This discovery led to microbiota-based interventions, showing protective effects against food addiction. Lastly, we explored fecal microbiota transplantation and its impact on cognitive performance in mice. Our findings suggest microbiota-based therapies could prevent food addiction and cognitive dysfunctions.