Kako črevesni mikrobi pomagajo miši ugasniti spomine na strah?
Nove raziskave na miših kažejo, kako lahko mikrobi v črevesju vplivajo na sposobnost, da se naučijo odzivov na strah. Študija daje podrobne namige o celičnih in molekularnih mehanizmih, ki povezujejo črevesje in možgane.
V zadnjih 10–20 letih so znanstveniki opazovali, kako bakterije, ki živijo v človeškem telesu in na njem, vplivajo na zdravje.
Pojavili so se dokazi, kako so motnje v teh mikrobnih skupnostih povezane z boleznimi in celo z vedenjskimi spremembami.
Te povezave so očitne tudi v odnosih med nekaterimi avtoimunskimi motnjami in psihiatričnimi stanji.
Na primer, ljudje z multiplo sklerozo ali vnetno črevesno boleznijo (KVČB) imajo motene črevesne bakterije in imajo motnje razpoloženja, tesnobo in depresijo.
Čeprav so te preiskave potrdile obstoj osi črevesje in možgani, mehanizmi, na katerih temelji, niso jasni.
Nova študija, ki je objavljena v nedavnem Narava podrobno opisuje celične in molekularne procese, ki povezujejo črevesne mikrobe in možganske celice.
"Nihče še ni razumel, kako KVČB in druge kronične bolezni prebavil vplivajo na vedenje in duševno zdravje," pravi sodelavec študije David Artis, profesor imunologije in direktor raziskav KVČB pri Weill Cornell Medicine v New Yorku.
"Naša študija je začetek novega načina za razumevanje celotne slike," dodaja.
Učenje in pozabljanje
Za študijo so prof. Artis in sodelavci z mišmi ugotovili, kako motnje v črevesnih mikrobih vplivajo na možganske celice.
Uporabili so svoje strokovno znanje v vedenju živali, zaporedju genov in celični kemiji.
Preiskava se je osredotočila na to, kako dobro so se živali lahko naučile in pozabile sprožilec strahu z eksperimentom, ki ga znanstveniki imenujejo "učenje strahu in izumrtja".
V poskusu se miši naučijo povezati električni udar na tački s hkratnim zvokom tona.
Sčasoma lahko ton sam po sebi povzroči enak odziv strahu kot električni udar.
Po večkratni izpostavljenosti tonu brez spremljajočega električnega udara miši ponavadi pozabijo povezavo. To pa zato, ker se njihovi možgani posodabljajo do dejstva, da grožnja ne obstaja več.
Raziskovalci pa so ugotovili, da so miši, katerih črevesje je bilo rojene brez rojstev ali katerih mikrobi v črevesju zaradi zdravljenja z antibiotiki močno zmanjšani, pokazale izrazito zmanjšanje sposobnosti spoznanja, da grožnja ni več prisotna. Z drugimi besedami, njihovi možgani se niso prilagajali novim razmeram.
Spremenjeni geni v mikrogliji
Genetska preiskava mikroglije v možganih živali je osvetlila molekularni mehanizem tega učinka.
Raziskovalci so preučevali izražanje genov v medialni prefrontalni skorji (mPFC), "območju možganov, za katerega je znano, da je ključnega pomena za učenje izumrtja."
Microglia so imunske celice, ki živijo v možganih in igrajo številne vloge pri njihovem razvoju in delovanju.
Ena izmed njihovih nalog je pomagati spodbuditi in obrezati povezave med nevroni ali živčnimi celicami za preoblikovanje možganskih vezij.
Raziskovalci so ugotovili, da je odsotnost črevesnih mikrobov spremenila gensko ekspresijo mikroglije v mPFC miši tako, da je motila, kako nevroni običajno nastajajo in odpravljajo povezave med učenjem in pozabljanjem.
Skupina je ugotovila tudi znatne spremembe v možganskih kemikalijah pri miših, ki nimajo črevesnih mikrobov, kot so spremenjene ravni molekul, ki imajo vlogo pri nevropsihiatričnih stanjih, kot sta avtizem in shizofrenija.
Obnavljanje črevesnih bakterij deluje le zgodaj v življenju
Raziskovalci so izvedli tudi eksperimente, v katerih so obnavljali črevesne bakterije pri miših, ki niso zarodki, v različnih starostnih obdobjih.
Ugotovili so, da se te miši lahko naučijo pogojenega odziva strahu, vendar le, če so takoj po rojstvu obnovile svoje črevesne bakterije.
To so videli kot pomembno odkritje, saj imajo številne psihiatrične bolezni, povezane z avtoimunostjo, tudi povezave s težavami, ki se pojavijo v zgodnjih fazah razvoja možganov.
"Os črevesje-možgani vpliva na vsakega človeka v vsakem dnevu njegovega življenja," pripomni prof. Artis.
Čeprav je prezgodaj za gotovost, glavni raziskovalec dr. Conor Liston predlaga, da bodo z nadaljnjimi študijami te ugotovitve sčasoma privedle do novih ciljev zdravljenja.
"To je nekaj, kar bomo morali preizkusiti za naprej," pravi.
"Začenjamo bolj razumeti, kako črevesje vpliva na tako raznolike bolezni, kot so avtizem, Parkinsonova bolezen, posttravmatska stresna motnja in depresija."
Prof. David Artis
