Az egészségtelen bélmikrobióma csökkenti az agy szinaptikus metszését,

rontja a tanulást A Weill Cornell Medicine és a Cornell Egyetem új tanulmánya újabb magyarázatokkal szolgál arra vonatkozóan, hogy a bél mikrobái hogyan kommunikálnak az agyi idegsejtekkel. A tanulmány, folyóiratban tették közzé Természet október 23 -án, 2019, megvizsgálta az egérmodellek agyát, és megállapította, hogy ha a bél mikrobiomja jelentősen csökken, változások vannak a gén expressziójában az agy mikrogliális sejtjeiben. Ezek a változások befolyásolják a szinaptikus metszést, olyan tevékenység, amely általában az interneuronális kapcsolatok elősegítésére és a tanulás elősegítésére történik.

Előzetes kutatás

A bél mikrobiota befolyásolja számos testi folyamat működését, mint például az immunrendszer működése, normális anyagcsere, és a szervezet fejlődését. Ez befolyásolja a házigazda viselkedését is, beleértve a társadalmi tevékenységet és a stresszre adott válaszokat, amelyek az agy és/vagy az elme számos különböző rendellenességével járnak. Azonban, nem sok ismeret áll rendelkezésre azokról a mechanizmusokról, amelyek révén a bélbaktériumok megváltoztathatják az agysejtek működését, vagy a nagyobb szervezet viselkedése.

A korábbi kutatások erős jelzéseket adnak a bél egészsége és számos olyan betegség közötti kapcsolatról, mint az ASD és a poszttraumás stresszzavar. Sok tanulmány kimutatta, hogy az autoimmun betegségek a bél kóros mikrobiómájához kapcsolódnak, és számos pszichiátriai és neurológiai állapotra is. Például, gyulladásos bélbetegség, a szklerózis multiplex és a pikkelysömör mind autoimmun betegségek, és ezeknek az egyéneknek nagyobb a kockázata annak, hogy kisebb a különböző bélbaktériumok száma, valamint nagyobb a szorongás esélye, hangulatzavarok és depresszió. Úgy tűnik, hogy a közös gének jelen vannak mind pszichiátriai, mind autoimmun állapotokban.

Egészségtelen bélmikrobióma és gyenge tanulási képesség

Jelen tanulmányban, a tudósok kétféle egerek agyát vizsgálták, amelyeknek a bélben kóros a mikrobiota:egerek, akik antibiotikumokat kaptak a bélben lévő baktériumok szaporodásának csökkentésére, vagy egerek, amelyeket teljesen steril környezetben tenyésztettek, hogy csíramentesek legyenek (GF). Először veszélynek tették ki ezeket az egérpopulációkat, majd eltávolította. Ezen egérpopulációk tanulási válaszainak tanulmányozása során azt találták, hogy mindketten csökkent képességgel rendelkeznek arra, hogy megtanulják, hogy az őket fenyegető veszélyektől már nem kell tartani (félelemkiesési tanulásnak nevezik). Más szavakkal, a normál egerek reflexes félelmet váltanak ki a fenyegetett veszélyre, de idővel, mivel az inger nem okozott kárt az expozíciót követően, kondicionált félelemválaszaik csökkennek. Ez a tanulás nem volt nyilvánvaló a GF vagy az antibiotikummal kezelt egereknél, akik idővel továbbra is kondicionált félelemválaszokat mutattak.

Az agy képzése. A medialis prefrontális kéreg kortikális neuronokat mutat (zöld), mikroglia (piros), és a PSD95 posztszinaptikus marker (kék). A kép jóvoltából dr. Christopher Parkhurst és David Artis (WCM).

Az ok, amiért

Hogy megtudja, miért, a kutatók szekvenálták az RNS -t a mikroglia belsejében, az agy immunsejtjei. Az RNS a sejtmagban lévő genetikai terv és a citoplazma végső fehérje közötti köztes molekula, kódolt génből állítják elő. Így egy RNS -szekvencia az adott sejtben expresszált gént mutatja.

Szinaptikus metszés

Az RNS szekvenálás eltérő génexpressziós mintát mutatott ezen egérpopulációk agysejtjeiben, ami viszont befolyásolta a tanulás részeként előforduló normális átalakítást. Az agysejtek kapcsolatokat vagy szinapszisokat képeznek, hogy információt továbbítsanak egymás között. Azonban, ahogy halad a tanulás, bizonyos szinapszisokat eltávolítanak, másokat hozzáadnak, az impulzusok forgalma szerint ezen az úton. Ezt szinapszis metszésnek hívják, és ez fontos folyamat a tanulásban.

Az egér agy mediális prefrontális kéregében a génexpresszió különbségeinek vizsgálatakor, A tudósok felfedezték, hogy az egészséges egerek mikrogliáival ellentétben ezek a mikrogliák nem mutattak normális metszési elváltozásokat, ez pedig csökkentette a tanulási élmény során kialakult új szinapszisok számát. Ez a változás negatívan befolyásolta tanulási képességüket.

A posztszinaptikus dendritikus gerinceket sem alakították át rendesen, és a cue-kódoló neuronok az agy ezen részében nem mutattak normális aktivitási szintet. A mikroglia mellett az izgató idegsejtek és más agysejt -típusok hasonló változásokat mutattak.

Megváltozott neurokémiai anyagok

Továbbá, a kutatók megállapították, hogy a GF egerek agyában négy vegyi anyag szintje változott. Ezek a vegyi anyagok általában neuropszichiátriai betegségekkel, például skizofréniával és autizmus-spektrumzavarral társulnak. Ezekben a vegyi anyagokban bekövetkező változások tehát szorosan összefüggnek az agy működésének megváltozásával, ami viszont eldönti, hogyan érzékeljük környezetünket, és hogyan reagálunk rájuk. Az a tény, hogy a megváltozott bélmikrobióma olyan alapvető dologhoz kapcsolódik, mint az agykémia, ezért jelentős a mögöttes minta feltárásában. Ahogy Frank Schroeder kutató mondja:„Az agykémia alapvetően meghatározza, hogyan érezzük magunkat és hogyan reagálunk környezetünkre, és a bizonyítékok arra építenek, hogy a bélmikrobákból származó vegyi anyagok nagy szerepet játszanak. ”

Az egészséges bél mikrobiota helyreállítása és a folytatás

A 3. szakaszba - a kutatók most megpróbálták helyreállítani az egerek normális tanulási képességét azáltal, hogy visszahelyezték a bélorganizmusokat az elveszettek helyett. az első csoportban, vagy normál mikrobiómák átültetésével, a GF populációban. Sikerült, ha a bél mikrobiomája a születés után azonnal normál állapotba került, a kezelt egerek normális tanulási mintákat mutatnak. Másrészről, a javulás hiánya a későbbi beavatkozásokkal azt sugallja, hogy a baba születésekor az egészséges bélmikrobiomból a fejlődő agyba érkező jelek alapvető szükséglete szükséges.

Következmények

Conor Liston kutató megjegyezte:„Érdekes megállapítás volt, tekintettel arra, hogy sok autoimmun betegséggel összefüggő pszichiátriai állapot a korai agyfejlődés során fellépő problémákkal jár. ”

David Artis kutató azt mondja:„A bél-agy tengely minden emberre hatással van életének minden napján. Még senki sem értette, hogy az IBD és más krónikus gasztrointesztinális betegségek hogyan befolyásolják a viselkedést és a mentális egészséget. Tanulmányunk új megértést nyújt a mechanizmusok működéséről. ”

Annak tisztázása, hogy a bél dysbiosis hogyan befolyásolja az agy működését molekuláris és sejtszinten, remélhetőleg, felgyorsítja a célmolekulák vagy utak azonosítását az érintett emberek jövőbeni kezelésére.

• A bél mikrobioma a magzati életben is valóság
• A gyulladásos bélbetegségeket okozó fehérjemutáció működésképtelenné válik