Ako pomáhajú črevné mikróby myšiam uhasiť spomienky na strach?
Nový výskum na myšiach ukazuje, ako môžu mikróby v črevách ovplyvňovať schopnosť odnaučiť sa strachu. Štúdia poskytuje podrobné informácie o bunkových a molekulárnych mechanizmoch, ktoré spájajú črevo a mozog.
Za posledných 10–20 rokov vedci pozorovali, ako baktérie, ktoré žijú v ľudskom tele a na ňom, ovplyvňujú zdravie.
Objavili sa dôkazy o tom, ako narušenie týchto mikrobiálnych spoločenstiev súvisí s chorobami a dokonca so zmenami správania.
Tieto asociácie sú tiež zrejmé vo vzťahoch medzi určitými autoimunitnými poruchami a psychiatrickými stavmi.
Napríklad ľudia s roztrúsenou sklerózou alebo zápalovým ochorením čriev (IBD) môžu mať narušené črevné baktérie a môžu mať poruchy nálady, úzkosť a depresiu.
Aj keď tieto vyšetrenia potvrdili existenciu osi čreva a mozgu, mechanizmy, ktoré ju tvoria, boli nejasné.
Nová štúdia, ktorá je súčasťou nedávnej štúdie Príroda príspevok ponúka bezprecedentné detaily bunkových a molekulárnych procesov, ktoré spájajú črevné mikróby a mozgové bunky.
„Nikto doteraz nepochopil, ako IBD a ďalšie chronické gastrointestinálne stavy ovplyvňujú správanie a duševné zdravie,“ hovorí spoluautor štúdie David Artis, profesor imunológie a riaditeľ výskumu IBD na Weill Cornell Medicine v New Yorku.
„Naša štúdia je začiatkom nového spôsobu, ako pochopiť celý obraz,“ dodáva.
Učenie a zabúdanie
Pre túto štúdiu profesor Artis a kolegovia pomocou myší zistili, ako narušenie črevných mikróbov ovplyvňuje mozgové bunky.
Využili svoje odborné znalosti v oblasti správania zvierat, sekvenovania génov a bunkovej chémie.
Vyšetrovanie sa zameralo na to, ako dobre sa zvieratá dokázali naučiť a zabudnúť na spúšťač strachu pomocou experimentu, ktorý vedci nazývajú „učenie strachu a učenie o vyhynutí“.
V experimente sa myši naučili spájať elektrický šok na labke so súčasným zaznením tónu.
Tón sám osebe môže nakoniec vyvolať rovnakú reakciu na strach ako elektrický šok.
Po opakovanom vystavení tónu bez sprievodného elektrického šoku majú myši tendenciu zabúdať na asociáciu. Je to preto, že ich mozog sa aktualizuje na skutočnosť, že hrozba už neexistuje.
Vedci však zistili, že myši, ktorých vnútornosti boli od narodenia bez choroboplodných zárodkov alebo ktorých črevné mikróby boli vďaka liečbe antibiotikami výrazne znížené, preukázali výrazné zníženie schopnosti dozvedieť sa, že hrozba už neexistuje. Inými slovami, ich mozog sa neaktualizoval podľa nových podmienok.
Zmenené gény v mikrogliách
Genetické vyšetrenie mikroglií v mozgu zvierat vrhlo svetlo na molekulárny mechanizmus, ktorý za týmto účinkom stojí.
Vedci skúmali génovú expresiu v mediálnej prefrontálnej kôre (mPFC), „oblasti mozgu, o ktorej sa vie, že je rozhodujúca pre vymieranie“.
Mikroglia sú imunitné bunky, ktoré žijú v mozgu a hrajú pri jeho vývoji a funkcii početné úlohy.
Jednou z ich úloh je pomáhať stimulovať a prerezávať spojenia medzi neurónmi alebo nervovými bunkami na prestavbu mozgových obvodov.
Vedci zistili, že absencia črevných mikróbov zmenila génovú expresiu mikroglií v mPFC u myší takým spôsobom, že narušila normálnu tvorbu neurónov a eliminovala spojenia počas učenia a zabúdania.
Tím tiež zistil podstatné zmeny v mozgových chemikáliách u myší bez črevných mikróbov, ako sú zmenené hladiny molekúl, ktoré majú úlohu v neuropsychiatrických stavoch, ako sú autizmus a schizofrénia.
Obnova črevných baktérií funguje iba na začiatku života
Vedci tiež uskutočnili experimenty, pri ktorých obnovili črevné baktérie u myší bez choroboplodných zárodkov v rôznom veku.
Zistili, že je možné, aby sa tieto myši odnaučili podmienenú reakciu na strach, ale iba ak si svoje črevné baktérie obnovili hneď po narodení.
Považovali to za dôležitý nález, pretože mnohé psychiatrické stavy spojené s autoimunitou súvisia aj s problémami, ktoré sa vyskytujú v počiatočných štádiách vývoja mozgu.
„Os čreva a mozgu ovplyvňuje každého človeka, každý deň jeho života,“ poznamenáva profesor Artis.
Aj keď je to príliš skoro na to, hlavný riešiteľ Dr. Conor Liston naznačuje, že s ďalšími štúdiami tieto zistenia nakoniec povedú k novým liečebným cieľom.
„To je niečo, čo si budeme musieť v budúcnosti vyskúšať,“ hovorí.
"Začíname chápať viac toho, ako črevo ovplyvňuje choroby tak rôznorodé ako autizmus, Parkinsonova choroba, posttraumatická stresová porucha a depresia."
Prof. David Artis
