Jak Flora Jelitowa Wpływa Na Strach - Alternatywny Widok

Jak Flora Jelitowa Wpływa Na Strach - Alternatywny Widok
Jak Flora Jelitowa Wpływa Na Strach - Alternatywny Widok

Wideo: Jak Flora Jelitowa Wpływa Na Strach - Alternatywny Widok

Wideo: Jak Flora Jelitowa Wpływa Na Strach - Alternatywny Widok
Wideo: Chorujesz i nikt nie zna przyczyny? To może być flora bakteryjna. 2024, Marzec
Anonim

Może się wydawać, że nasze mózgi są fizycznie oddalone od naszych jelit, ale w ostatnich latach badania dostarczyły mocnych dowodów sugerujących, że ogromne zbiorowiska drobnoustrojów skoncentrowane w naszym przewodzie pokarmowym zapewniają połączenie między mózgiem a jelitami. Mikrobiom jelitowy wpływa na funkcje poznawcze i emocje, wpływa na nastrój i problemy ze zdrowiem psychicznym, a nawet na sposób przetwarzania informacji. Ale trudno było zrozumieć, jak robi to mikroflora.

Do niedawna badania związku między jelitami a mózgiem wykazały głównie korelację między stanem mikroflory jelitowej a procesami zachodzącymi w mózgu. Jednak nowe odkrycia pomagają stworzyć bardziej szczegółowy obraz oparty na badaniach, które pokazują udział mikrobiomu w reakcjach stresowych. Skupiając się na reakcjach, takich jak uczucie strachu, a zwłaszcza na tym, jak strach znika z czasem, naukowcy zbadali teraz, jak różni się zachowanie myszy ze zmniejszoną mikroflorą. Zidentyfikowali różnice w sieciach neuronowych, aktywności mózgu i ekspresji genów, a także stwierdzili obecność krótkiego okna czasowego po urodzeniu się osobnika, kiedy odbudowa mikroflory, czyli kolonizacja bakterii,nadal jest w stanie zapobiec wystąpieniu zaburzeń zachowania u dorosłych. Zidentyfikowali nawet cztery konkretne substancje, które mogą przyczyniać się do tych zmian. Może być zbyt wcześnie, aby przewidzieć, jakie terapie mogą być oferowane, gdy zrozumiemy związek między mikroflorą jelitową a mózgiem, ale te specyficzne różnice potwierdzają hipotezę o głębokim związku między tymi dwoma systemami.

Zdaniem Christophera Lowry'ego, adiunkta na Wydziale Fizjologii Integracyjnej Uniwersytetu Kolorado w Boulder, określenie tych mechanizmów interakcji z mózgiem jest głównym wyzwaniem w badaniach nad mikrobiomem. „Naukowcy mają kilka interesujących pomysłów” - powiedział.

Coco Chu, główny autor nowego badania i badacz z Weill Cornell Medicine College, zainteresował się koncepcją, zgodnie z którą mikroorganizmy żyjące w naszych ciałach mogą wpływać zarówno na nasze uczucia, jak i na nasze działania. Kilka lat temu postanowiła szczegółowo zbadać te interakcje we współpracy z psychiatrami, mikrobiologami, immunologami i naukowcami z innych dziedzin.

Naukowcy przeprowadzili klasyczne ćwiczenie, aby rozwinąć umiejętności behawioralne na myszach. Niektórym z nich podano antybiotyki, aby radykalnie zmniejszyć ilość mikroflory w ich ciałach, a niektóre z nich hodowano w izolacji, aby w ogóle nie miały mikroflory. Wszystkie myszy nauczyły się równie dobrze bać się dźwięku, po którym nastąpił wstrząs elektryczny. Kiedy naukowcy przestali używać wstrząsów elektrycznych na myszach, zwykłe myszy stopniowo nauczyły się nie bać się dźwięku. Ale u myszy „sterylnych”, u których ilość mikroflory była zmniejszona lub w ogóle jej nie było, strach nie znikał - na dźwięk sygnału z reguły częściej wpadały w otępienie niż zwykłe myszy.

Patrząc na środkową część kory przedczołowej, obszar kory mózgowej przetwarzający reakcje strachu, naukowcy zauważyli wyraźne różnice w myszach ze zmniejszoną mikroflorą: aktywność niektórych genów była niższa. Nie opracowano komórek glejowych tego samego gatunku. Tak zwane kolce dendrytyczne - wypukłości na neuronach związane z procesem przetwarzania informacji i uczenia się, pojawiały się rzadziej i częściej zanikały. Niższy poziom aktywności neuronalnej zaobserwowano w komórkach jednego gatunku. Wrażenie jest takie, że myszy bez zdrowych mikrobiomów nie mogą zapomnieć o strachu i nauczyć się nie bać. Naukowcom udało się to zobaczyć na poziomie komórkowym.

Naukowcy postanowili również dowiedzieć się, w jaki sposób stan mikroflory jelitowej spowodował te zmiany. Jedną z możliwych opcji było wysyłanie przez drobnoustroje sygnałów do mózgu przez długi nerw błędny, który przekazuje sygnały czuciowe z przewodu pokarmowego do pnia mózgu. Ale po przecięciu nerwu błędnego zachowanie myszy nie uległo zmianie. Ponadto wydawało się możliwe, że flora jelitowa może wyzwalać odpowiedzi immunologiczne wpływające na mózg. Ale liczba i procent komórek odpornościowych u wszystkich myszy były takie same.

Jednak naukowcy odkryli cztery rodzaje substancji wydzielanych przez mikroorganizmy jelitowe i wpływających na połączenia nerwowe, których było znacznie mniej w surowicy, płynie mózgowo-rdzeniowym i kale myszy z niewystarczającą mikroflorą. Niektóre z tych substancji zostały już powiązane z zaburzeniami neurologicznymi u ludzi. Według mikrobiologa Davida Artisa, dyrektora Instytutu Badań nad Zapaleniem Jelit w Weill Cornell Medicine College i głównego autora badania, naukowcy pracujący pod jego kierownictwem zasugerowali, że mikroflora może uwalniać pewne substancje w dużych ilościach, a niektóre cząsteczki przenikają do mózg.

Film promocyjny:

W wielu laboratoriach rośnie zainteresowanie identyfikacją określonych substancji wydzielanych przez bakterie, które biorą udział w przekazywaniu sygnałów z układu nerwowego - mówi Melanie Gareau, adiunkt w dziedzinie anatomii, fizjologii i cytologii na Uniwersytecie Kalifornijskim w Davis. W takich procesach i szlakach metabolicznych prawdopodobnie bierze udział wiele metabolitów.

Emeran Mayer, profesor medycyny na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles i dyrektor Oppenheimer Center for the Neurobiology of Stress and Resilience to Stress, zauważa, że wyniki badań dotyczące innych zaburzeń, takich jak depresja, również wskazują na związek z pewnymi substancjami uwalnianymi przez mikroby. Ale nadal nie ma zgody co do tego, które z nich przyczyniają się do wystąpienia jakiegokolwiek naruszenia. I chociaż wiele osób z zaburzeniami mózgu wyraźnie zmieniło mikroflorę jelitową, często nie jest jasne, czy zmiana jest przyczyną, czy konsekwencją choroby, mówi. Zmiany stanu mikroflory mogą prowadzić do problemów neurologicznych, ale choroby mogą również powodować zmiany w stanie mikrobiomu.

W tej dziedzinie istnieją spory nie tylko co do konsekwencji zaburzeń mikroflory, ale także co do zdrowej mikroflory. „Od dawna skupiamy się na fakcie, że możemy zidentyfikować określone typy bakterii, które albo stwarzają ryzyko zaburzeń i chorób związanych ze stresem, albo zapewniają na nie odporność, i nie musi to być konkretny drobnoustrój”Mówi Lowry. Nawet u zdrowych ludzi mikroflora jest zupełnie inna. Konkretne drobnoustroje mogą nie mieć znaczenia, jeśli mikroflora jest wystarczająco zróżnicowana - podobnie jak w przypadku wielu różnych typów zdrowych lasów, jeden określony rodzaj drzewa może nie być potrzebny.

Jednak badanie wpływu mikroflory na układ nerwowy to nowa dziedzina nauki i nawet nie ma pewności co do tego, jaki to efekt. Wnioski wyciągnięte z wyników poprzednich eksperymentów na temat tego, czy zmiany mikroflory przyczyniają się do tego, że zwierzęta zapominają o wyuczonej umiejętności i przestają odczuwać strach, były albo nieuzasadnione, albo sprzeczne. Jeśli chodzi o wnioski, do których doszła Coco Chu i jej współpracownicy, mają one szczególne znaczenie, ponieważ naukowcy mogą dostarczyć dowodów na istnienie określonego mechanizmu, który powoduje obserwowane przez nich zachowanie. Takie badania na zwierzętach są szczególnie ważne dla wzmocnienia wyraźnego połączenia między układem nerwowym a mikroflorą jelitową, nawet jeśli nie mają na celu znalezienia sposobów leczenia ludzi, mówi Kirsten Tillisch. Profesor medycyny w David Geffen School of Medicine na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles. „Sposób, w jaki proces„ przetwarzania”emocji, fizycznych doznań i wiedzy zachodzi w ludzkim mózgu, jest tak odmienny od tego, jak zachodzi u zwierząt, że jest po prostu bardzo trudny do zastosowania” - mówi.

W teorii obecność pewnych substancji uwalnianych przez mikroflorę może pomóc określić, kto jest najbardziej podatny na zaburzenia, takie jak zespół stresu pourazowego (PTSD). Eksperymenty takie jak te mogą nawet zidentyfikować ścieżki interakcji między mózgiem a mikrobiomem, na które może wpływać leczenie. „Te eksperymenty na myszach zawsze dają nam wielką nadzieję, że zbliżamy się do etapu badań interwencyjnych” - mówi Emeran Meyer, a dzięki zastosowaniu precyzyjnych metod badania te często przynoszą niesamowite rezultaty. Ale procesy zachodzące w mózgu myszy nie do końca odpowiadają aktywności ludzkiego mózgu. Ponadto u ludzi i myszy procesy interakcji między mózgiem a mikroflorą jelitową różnią się, a ta rozbieżność pogłębia fakt, żeże ich mikroflora jelitowa jest inna ze względu na różnicę w spożywanej żywności.

U ludzi interwencje mające na celu zmianę mikroflory jelitowej mogą być najbardziej skuteczne w okresie niemowlęcym i wczesnym dzieciństwie, kiedy mikroflora jelitowa wciąż się rozwija, a w mózgu ma miejsce wstępne programowanie. W swoich ostatnich badaniach naukowcy dostrzegli szczególne okno czasowe w okresie niemowlęcym, kiedy myszy potrzebowały wspólnej mikroflory, aby rozwinąć zdolność tłumienia strachu w wieku dorosłym. Myszy, które przez pierwsze trzy tygodnie były całkowicie odizolowane od działania drobnoustrojów, następnie umieszczono w warunkach, w których przebywały razem z myszami, które miały zwykłą mikroflorę jelitową. Myszy „sterylne” wychwytywały drobnoustroje z innych myszy, w wyniku czego rozwinęły bogatą mikroflorę. Ale kiedy podrosły i razem z nimi przeprowadzono te same eksperymenty dotyczące „odstawienia od strachu”,ich wyniki były nadal niskie. W wieku zaledwie kilku tygodni wszyscy byli za wcześnie, aby nabyć normalną umiejętność tłumienia strachu.

Ale kiedy mikroflora została przywrócona u nowonarodzonych myszy, które otrzymały bogaty mikrobiom po umieszczeniu ich u przybranych rodziców, myszy te rosły i zachowywały się normalnie. Okazało się, że w pierwszych tygodniach po urodzeniu mikroflora jest bardzo ważna - i ta obserwacja w pełni odpowiada bardziej uniwersalnej koncepcji, że obwody neuronalne, które rządzą zdolnością odczuwania strachu, są wrażliwe w młodym wieku - mówi Tillisch.

Zdolność do „odzwyczajania się od strachu”, którą badali naukowcy, jest ewolucyjnie podstawową umiejętnością, powiedział Artis. Wiedza o tym, co wywołuje strach i umiejętność przystosowania się, gdy nie stanowi już zagrożenia, może mieć kluczowe znaczenie dla przetrwania. Brak stłumienia strachu jest również widoczny u osób z PTSD i jest powiązany z innymi zaburzeniami mózgu, więc pogłębienie wiedzy naukowej na temat mechanizmów wpływających na tę sieć neuronową może pomóc nam zrozumieć podstawowe zachowania ludzkie i przygotować grunt pod opcje leczenia.

W skali ewolucyjnej flora jelitowa człowieka zmieniła się wraz ze wzrostem populacji miejskiej, a uszkodzenia mózgu stają się coraz bardziej widoczne. Liczne mikroby, które żyją w każdym z nas, wyewoluowały wraz z naszym gatunkiem i ważne jest, abyśmy zrozumieli, jak wpływają na zdrowie fizyczne i psychiczne, mówi Lowry. Poprzez mikroflorę środowisko może również wpływać na nasz układ nerwowy, co dodatkowo komplikuje proces badania stanu zdrowia i chorób mózgu.

Elena Renken