Τα βακτήρια που διαμορφώνουν τον εγκέφαλό σας

Δημοσίευση επισκεπτών από τον Daniel Hass

«Πες μου τι τρως, και θα σου πω τι είσαι».

Αυτή η φράση, επινοήθηκε από τον Jean Anthelme Brillat-Savarin στο Η Φυσιολογία της Γεύσης, ήταν πάνω από έναν αιώνα πριν από την εποχή του.

Ο κοινός αφορισμός ισχύει για περισσότερους από έναν τρόπους. Από μία άποψη, αυτό σημαίνει ότι το φαγητό που τρώτε γίνεται μέρος του ατόμου σας και αυτό είναι από καιρό γνωστό - αμινοξέα από πρωτεΐνες που έχουν υποστεί πέψη ενσωματώνονται στις δικές μας πρωτεΐνες, και οι ενεργητικές πηγές από μας διατροφή (όπως σάκχαρα ή λιπαρά οξέα) προστίθενται στα δικά μας αποθέματα ενέργειας.

Από μια άλλη άποψη, το απόσπασμα μπορεί να σημαίνει ότι το φαγητό που τρώτε επηρεάζει που ή τι είδους άτομο είσαι. Αυτή η ερμηνεία είναι επίσης αληθινή - οι ουσίες που καταναλώνετε μπορούν να αλλάξουν τη χημεία του εγκεφάλου σας και, επομένως, τη συμπεριφορά.

Οι μικροοργανισμοί στη διατροφή σας έχουν μια συναρπαστική διαδρομή με την οποία μπορούν να αλλάξουν τον εγκέφαλο μέσω της δικής μας microbiome - το οικοσύστημα των βακτηρίων, της αρχαίας, των πρωτόζωων, των μυκήτων και των ιών που ζουν και αλληλεπιδρούν με τα σώματά μας. Κάθε ενήλικος έχει περίπου 1 κιλό από αυτά τα μικρόβια, τα οποία είναι πολύ διαφορετικά, που περιέχουν περίπου 100 φορές περισσότερα γονίδια ως το ανθρώπινο γονιδίωμα.

Η ποικιλία και η σύνθεση αυτών των μικροβίων στο έντερο επηρεάζεται έντονα από τη διατροφή. Για παράδειγμα, τα ποντίκια που τρέφονταν με δίαιτα χαμηλής περιεκτικότητας σε λιπαρά δίαιτα έχουν μικροβιακό προφίλ που αλλάζει εντελώς από την έκθεση σε μια δίαιτα με υψηλή περιεκτικότητα σε σάκχαρα, με υψηλή περιεκτικότητα σε λιπαρά ("Δυτική"), η οποία αυξάνει την αναλογία πολλών κατηγοριών βακτηρίων συμπεριλαμβανομένου Ερυσιπελοτρίχη και Μπακίλι.

Πώς ο μεταβολισμός επηρεάζει τον εγκέφαλο

Τα μικρόβια συμμετέχουν στο μεταβολισμό, εν μέρει, παράγοντας χολικά οξέα που βοηθούν στην πέψη της τροφής και συνθέτοντας λιπαρά οξέα χολίνης και βραχείας αλυσίδας (SCFAs). Οι ανεπάρκειες της χολίνης ή των SCFAs μπορεί να προκαλέσουν λιπώδη ηπατική νόσο ή ακόμα και κίρρωση. Επιπλέον, το βουτυρικό που προέρχεται από το μικρόβιο είναι απαραίτητο για τη ρύθμιση της χρήσης ενέργειας στο παχύ έντερο.

Πολλοί από τους μεταβολίτες που παράγονται από τα μικρόβια είναι επίσης δραστικοί στο νευρικό σύστημακαι το βακτήριο Bifidobacteria infantis μπορεί ακόμη και να ενεργήσει ως αντικαταθλιπτικό μέσω της ρύθμισης του μεταβολισμού της κυνουρενίνης / τρυπτοφάνης, παρόμοια με τις ενέργειες ορισμένων αντικαταθλιπτικά φάρμακα όπως εκλεκτικοί αναστολείς επαναπρόσληψης σεροτονίνης (SSRIs), που αύξησε το συγκέντρωση της συναπτικής σεροτονίνης.

Τα μικρόβια του εντέρου επηρεάζουν επίσης το ανοσοποιητικό σύστημα. Τα SCFA που παράγονται από μικρόβια του εντέρου που είναι απαραίτητα για ένα υγιές ήπαρ ρυθμίζουν επίσης τη δραστηριότητα διαφόρων ανοσοκυττάρων, συμπεριλαμβανομένων των μακροφάγων και των Τ-κυττάρων.

Αυτά τα κύτταρα ρυθμίζουν τη φλεγμονή και τα μόρια που εκκρίνουν επικοινωνούν απευθείας με τα κύτταρα στον εγκέφαλο. Για παράδειγμα, είναι καλά χαρακτηρισμένο ότι η χρήση κυτοκινών (μόρια που εκκρίνονται συχνά από ανοσοκύτταρα) για τη θεραπεία του καρκίνου ή της ηπατίτιδας C μπορεί να οδηγήσει σε αλλαγές συμπεριφοράς όπως κατάθλιψη.

Άμεσες επιρροές στον εγκέφαλο

Το μικρόβιο μπορεί επίσης να έχει πιο άμεση επίδραση στη χημεία του εγκεφάλου μεταβάλλοντας τη νευροδιαβίβαση στο εντερικό (έντερο) νευρικό σύστημα. Επειδή το εντερικό νευρικό σύστημα επικοινωνεί με το κεντρικό νευρικό σύστημα, οι δραστηριότητες των μικροβίων μπορούν πράγματι να ρυθμίσουν τα επίπεδα των νευροδιαβιβαστών GABA, νορεπινεφρίνης, σεροτονίνης και ντοπαμίνη στο έντερο. Μέσω των συνδέσεων μεταξύ του εντέρου και του εγκεφάλου, αυτά τα μικρόβια μπορούν να αλλάξουν τη διάθεση, τη συναισθηματική κατάσταση και ανησυχία.

Χαρτογράφηση συμπεριφορών που σχετίζονται με το μικρόβιο

Είναι δύσκολο να χαρτογραφηθεί ο βαθμός στον οποίο επηρεάζονται οι συμπεριφορές από το μικρόβιο, δεδομένης της ποικιλομορφίας των μικροβίων που μπορούν να αλλάξουν την υγεία του ανθρώπου. Αυτό σημαίνει ότι το μικρόβιο μπορεί να έχει τόσο διαφορετικές και εκτεταμένες συνέπειες στην ανθρώπινη υγεία όσο ένα όργανο. Μερικοί αναφέρονται ακόμη και στο μικρόβιο ως «επίκτητο» όργανο.

Ωστόσο, η πλήρης λειτουργικότητα αυτού του οργάνου είναι ασαφής. Για να φωτίσουν άμεσα το ρόλο των μικροβίων σε διάφορες συμπεριφορές και σε ασθένειες, οι ερευνητές μελετούν ποντίκια που δεν διαθέτουν λειτουργικό μικρόβιο. Αυτά τα ποντίκια, που ονομάζονται «χωρίς μικρόβια» ή GF, διακρίνονται εύκολα από τα κανονικά ποντίκια με βάση τον τρόπο συμπεριφοράς τους.

Τα ποντίκια GF εμφανίζουν συχνά χαρακτηριστικά που σχετίζονται με αυτισμός. Για παράδειγμα, τα ποντίκια GF δεν προτιμούν την αλληλεπίδραση με νέα ποντίκια σε σχέση με άλλα νέα αντικείμενα. Άλλες μελέτες έχουν δείξει ότι τα ποντίκια GF έχουν υπερβολικό στρες απαντήσεις, εμφανίζοντας συμπτώματα που υποδηλώνουν άγχος και καταθλιπτικές συμπεριφορές.

Τα μικρόβια που βρίσκονται σε ανθρώπους με αυτισμό ή κατάθλιψη αποκλίνουν επίσης από αυτά που δεν έχουν. Τα δεδομένα μικροβίων υποδηλώνουν ότι σε μείζονα καταθλιπτική διαταραχή, οι ασθενείς έχουν περισσότερα βακτήρια από το phyla Βακτηριοειδή και Πρωτεοβακτήριακαι λιγότερα βακτήρια από το φυλό Εταιρικά. Ενεργοποίηση δεδομένων μικροβίου Διαταραχές στο φάσμα του αυτισμού Οι ασθενείς προτείνουν άλλες διαταραχές στη μικροβιακή κοινότητα, συμπεριλαμβανομένων υψηλότερων επιπέδων Clostridia, Desulfovibrio, Sutterella, και Βακτηριοειδήκαι χαμηλότερα επίπεδα Firmicutes, Prevotella, και Bifidobacter σε σύγκριση με τα θέματα ελέγχου, υποδηλώνοντας ότι η ανάπτυξη ή ψυχιατρικός Οι διαταραχές θα μπορούσαν είτε να προκαλέσουν είτε να προκληθούν από μια διαταραχή στη σύνθεση των μικροβίων.

Μακροπρόθεσμα, η τροποποίηση των επιπέδων συγκεκριμένων μικροβίων μπορεί να εξεταστεί στο σχέδιο θεραπείας ενός ασθενούς. Δυστυχώς, απέχουμε ακόμη πολύ από το να μπορούμε να κάνουμε με αυτοπεποίθηση τέτοιου είδους χειρισμούς.

Ωστόσο, οι μέθοδοι αλλαγής της μικροβιακής σύνθεσης, όπως οι διατροφικές αλλαγές και τα κόπρανα η μεταμόσχευση, είναι ελάχιστα επεμβατική και μπορεί να προσφέρει μια απλή προσέγγιση με την οποία οι άνθρωποι μπορούν να βελτιωθούν την υγεία τους. Επομένως, μην υποτιμάτε τη σημασία της «σκέψης με το στομάχι σας».

βιβλιογραφικές αναφορές

Ράσελ, W. R., Hoyles, L., Flint, Η. Ι. & Dumas, Μ. ΜΙ. Κολωνικοί βακτηριακοί μεταβολίτες και ανθρώπινη υγεία. Curr Opin Microbiol 16, 246-254, doi: 10.1016 / j.mib.2013.07.002 (2013).

Donohoe, D. Ρ. et αϊ. Το μικρόβιο και το βουτυρικό ρυθμίζουν τον ενεργειακό μεταβολισμό και την αυτοφαγία στο κόλον των θηλαστικών. Cell Metab 13, 517-526, doi: 10.1016 / j.cmet.2011.02.018 (2011).

Desbonnet, L., Garrett, L., Clarke, G., Bienenstock, J. & Ντινάν, Τ. ΣΟΛ. Τα προβιοτικά Bifidobacteria infantis: Μια αξιολόγηση των πιθανών αντικαταθλιπτικών ιδιοτήτων στον αρουραίο. J Psychiatr Res 43, 164-174, doi: 10.1016 / j.jpsychires.2008.03.009 (2008).

Sun, M., Wu, W., Liu, Z. & Cong, Υ. Λιπαρά οξέα μικρής αλυσίδας μεταβολίτη μικροβίων, GPCR και φλεγμονώδεις παθήσεις του εντέρου. J Gastroenterol, doi: 10.1007 / s00535-016-1242-9 (2016).

Dantzer, R., O'Connor, J. C., Freund, G. G., Johnson, R. Δ. & Kelley, Κ. Δ. Από τη φλεγμονή έως την ασθένεια και την κατάθλιψη: όταν το ανοσοποιητικό σύστημα υποτάσσει τον εγκέφαλο. Nat Rev Neurosci 9, 46-56, doi: 10.1038 / nrn2297 (2008).

Μπράβο, J. ΕΝΑ. et αϊ. Η κατάποση του στελέχους Lactobacillus ρυθμίζει τη συναισθηματική συμπεριφορά και την έκφραση του κεντρικού υποδοχέα GABA σε ένα ποντίκι μέσω του κολπικό νεύρο. Proc Natl Acad Sci U S A108, 16050-16055, doi: 10.1073 / pnas.1102999108 (2011).

Ντινάν, Τ. G., Stilling, R. Μ., Stanton, C. & Cryan, J. ΦΑ. Συλλογικός αναίσθητος: πώς τα μικρόβια του εντέρου διαμορφώνουν την ανθρώπινη συμπεριφορά. J Psychiatr Res 63, 1-9, doi: 10.1016 / j.jpsychires.2015.02.021 (2015).

Cryan, J. ΦΑ. & Ντινάν, Τ. ΣΟΛ. Μικροοργανισμοί που μεταβάλλουν το μυαλό: η επίδραση του μικροβίου του εντέρου στον εγκέφαλο και τη συμπεριφορά. Nat Rev Neurosci 13, 701-712, doi: 10.1038 / nrn3346 (2012).

Desbonnet, L., Clarke, G., Shanahan, F., Dinan, Τ. ΣΟΛ. & Cryan, J. ΦΑ. Το Microbiota είναι απαραίτητο για την κοινωνική ανάπτυξη του ποντικιού. Mol Psychiatry 19, 146-148, doi: 10.1038 / mp.2013.65 (2014).

Ντε Πάλμα, Γ. et αϊ. Μικροβιότα και προσδιοριστές του φαινοτύπου συμπεριφοράς σε ποντίκια που χωρίζονται από τη μητέρα. Nat Commun 6, 7735, doi: 10.1038 / ncomms8735 (2015).

Λιου, W. Η. et αϊ. Τροποποίηση των επιπέδων συμπεριφοράς και μονοαμίνης που οφείλονται στο Lactobacillus plantarum PS128 σε ποντίκια χωρίς μικρόβια Behav Brain Res 298, 202-209, doi: 10.1016 / j.bbr.2015.10.046 (2016).

Jiang, Η. et αϊ. Τροποποιημένη σύνθεση μικροβίων κοπράνων σε ασθενείς με μείζονα καταθλιπτική διαταραχή. Brain Behav Immun 48, 186-194, doi: 10.1016 / j.bbi.2015.03.016 (2015).