Nezdravý črevný mikrobióm znižuje synaptické prerezávanie mozgu,

zhoršuje učenie Nová štúdia Weill Cornell Medicine a Cornell University prišla s ďalším vysvetlením, ako črevné mikróby komunikujú s mozgovými neurónmi. Štúdium, uverejnené v časopise Príroda 23. októbra 2019, skúmali mozgy myších modelov a zistili, že keď je črevný mikrobióm výrazne znížený, dochádza k zmenám v génovej expresii v mikrogliálnych bunkách mozgu. Tieto zmeny ovplyvňujú synaptické prerezávanie, činnosť, ktorá sa bežne vyskytuje na podporu interneuronálnych spojení a produkciu učenia.

Predchádzajúci výskum

Črevná mikroflóra ovplyvňuje fungovanie mnohých telesných procesov, ako je imunitná funkcia, normálny metabolizmus, a vývoj organizmu. Ovplyvňuje to aj správanie hostiteľa, vrátane sociálnych aktivít a reakcií na stres, ktoré sú spojené s mnohými rôznymi poruchami mozgu a/alebo mysle. Avšak, nie je veľa znalostí o základných mechanizmoch, ktorými môžu črevné baktérie meniť spôsob fungovania mozgových buniek, alebo správanie väčšieho organizmu.

Skorší výskum poskytuje silné náznaky prepojenia medzi zdravím čriev a radom chorôb, ktoré sa líšia od ASD a posttraumatickej stresovej poruchy. Mnoho štúdií ukázalo, že autoimunitné ochorenia sú spojené s abnormálnym črevným mikrobiómom, a tiež na niekoľko psychiatrických a neurologických stavov. Napríklad zápalové ochorenie čriev, roztrúsená skleróza a psoriáza sú všetky poruchy autoimunity, a títo jedinci majú vyššie riziko nižšieho počtu rôznych črevných baktérií, ako aj väčšiu pravdepodobnosť úzkosti, poruchy nálady a depresia. Zdá sa, že bežné gény sú prítomné v psychiatrických aj autoimunitných stavoch.

Nezdravý črevný mikrobióm a slabá schopnosť učiť sa

V tejto štúdii vedci sa pozreli na mozgy dvoch typov myší s abnormálnou črevnou mikroflórou:myší, ktoré dostali antibiotiká na zníženie rastu baktérií v čreve, alebo myši, ktoré boli chované v úplne sterilnom prostredí tak, aby boli bez zárodkov (GF). Tieto myšie populácie najskôr vystavili nebezpečenstvu, a potom ho odstránil. Pri štúdiu reakcií na vzdelávanie v týchto populáciách myší, zistili, že obaja vykazujú zníženú schopnosť naučiť sa, že nebezpečenstvu, ktoré ich ohrozuje, sa už nemožno báť (nazýva sa učenie o zániku strachu). Inými slovami, u normálnych myší sa vyvinie reflexná reakcia strachu na hroziace nebezpečenstvo, ale postupom času, keď stimul nepriniesol žiadne poškodenie po expozícii, ich podmienené reakcie na strach klesajú. Toto učenie nebolo zrejmé u myší liečených GF alebo antibiotikami, ktoré v priebehu času naďalej vykazovali podmienené reakcie na strach.

Zobrazovanie mozgu. Stredná prefrontálna kôra demonštrujúca kortikálne neuróny (zelená), mikroglie (červená), a postsynaptický marker PSD95 (modrý). Obrázok so súhlasom Drs. Christopher Parkhurst a David Artis (WCM).

Dôvod prečo

Ak chcete zistiť prečo, vedci sekvenovali RNA v mikrogliách, imunitné bunky mozgu. RNA je intermediárna molekula medzi genetickým plánom v jadre a konečným proteínom v cytoplazme, produkované z kódovaného génu. Sekvencia RNA teda ukazuje gén exprimovaný v tejto konkrétnej bunke.

Synaptické prerezávanie

Sekvenovanie RNA ukázalo iný vzor génovej expresie v mozgových bunkách týchto myších populácií, čo zasa ovplyvnilo normálnu prestavbu, ku ktorej dochádza v rámci učenia. Mozgové bunky vytvárajú spojenia alebo synapsie na prenos informácií medzi sebou. Avšak, ako učenie pokračuje, niektoré synapsie sú odstránené a iné pridané, podľa pohybu impulzov po tejto ceste. Toto sa nazýva prerezávanie synapsií a je to dôležitý proces pri učení.

Pri skúmaní rozdielov v génovej expresii v mediálnej prefrontálnej kôre myšieho mozgu vedci zistili, že na rozdiel od mikroglie u zdravých myší, tieto mikroglie nevykazovali normálne zmeny prerezávania, a to zase znížilo počet nových synapsií, ktoré boli vytvorené počas vzdelávacieho zážitku. Táto zmena negatívne ovplyvnila ich schopnosť učiť sa.

Postsynaptické dendritické chrbtice tiež neboli normálne prestavané, a neuróny kódujúce tágo v tejto časti mozgu nedokázali vykazovať normálne hladiny aktivity. Spolu s mikrogliou, excitačné neuróny a iné typy mozgových buniek vykazovali podobné zmeny.

Zmenené neurochemikálie

Navyše, vedci zistili, že došlo k zmenám v hladinách štyroch chemikálií v mozgu myší GF. Tieto chemikálie sú typicky spojené s neuropsychiatrickými ochoreniami, ako je schizofrénia a porucha autistického spektra. Zmeny v týchto chemikáliách sú preto úzko späté so zmenami vo fungovaní mozgu, čo zase rozhoduje o tom, ako vnímame svoje okolie a ako naň reagujeme. Skutočnosť, že zmenený črevný mikrobióm je spojený s niečím tak zásadným, ako je chémia mozgu, je preto významná pri odhaľovaní základného vzorca. Ako hovorí výskumník Frank Schroeder, "Chémia mozgu v zásade určuje, ako sa cítime a ako reagujeme na svoje prostredie, a dokazujú sa, že chemikálie pochádzajúce z črevných mikróbov hrajú hlavnú úlohu. "

Obnovenie zdravej črevnej mikroflóry a pokračovanie

Na fázu 3 - vedci sa teraz pokúsili obnoviť normálnu schopnosť učenia sa myší vrátením črevných organizmov, ktoré nahradia tie, ktoré boli stratené, v prvej skupine, alebo transplantáciou bežných mikrobiómov, v populácii GF. Podarilo sa to, ak sa črevný mikrobióm ihneď po narodení obnovil do normálu, pričom ošetrené myši vykazovali normálne vzorce učenia. Na druhej strane, nedostatok zlepšenia neskoršími intervenciami naznačuje zásadnú potrebu signálov zo zdravého črevného mikrobiómu do vyvíjajúceho sa mozgu hneď po narodení dieťaťa.

Dôsledky

Výskumník Conor Liston poznamenáva, "Toto bolo zaujímavé zistenie, vzhľadom na to, že mnohé psychiatrické stavy, ktoré sú spojené s autoimunitnými ochoreniami, sú spojené s problémami počas raného vývoja mozgu. “

Výskumník David Artis hovorí:"Os čreva a mozgu ovplyvňuje každý jednotlivý človek každý deň jeho života." Nikto zatiaľ nepochopil, ako IBD a ďalšie chronické gastrointestinálne stavy ovplyvňujú správanie a duševné zdravie. Naša štúdia poskytuje nové porozumenie tomu, ako mechanizmy fungujú. “

Objasnenie spôsobu, akým črevná dysbióza ovplyvňuje fungovanie mozgu na molekulárnej a bunkovej úrovni, dúfajme, urýchliť identifikáciu cieľových molekúl alebo ciest na liečbu postihnutých ľudí v budúcnosti.

• Črevný mikrobióm je realitou aj v živote plodu
• Proteínová mutácia, ktorá spôsobuje zápalové ochorenia čriev, sa stáva nefunkčnou