Kaip žarnyno mikrobai padeda pelėms užgesinti baimės prisiminimus?
Nauji tyrimai su pelėmis rodo, kaip žarnyno mikrobai gali paveikti gebėjimą neišmokti baimės reakcijos. Tyrimas pateikia išsamius užuominas apie ląstelių ir molekulinius mechanizmus, jungiančius žarnyną ir smegenis.
Per pastaruosius 10–20 metų mokslininkai stebėjo, kaip žmogaus organizme ir ant jo gyvenančios bakterijos daro įtaką sveikatai.
Atsirado įrodymų, kaip sutrikimas šiose mikrobų bendruomenėse susijęs su ligomis ir netgi su elgesio pokyčiais.
Šios asociacijos taip pat akivaizdžios santykiuose tarp tam tikrų autoimuninių sutrikimų ir psichiatrinių būklių.
Pvz., Žmonės, sergantys išsėtine skleroze ar uždegimine žarnyno liga (IBD), gali sutrikdyti žarnyno bakterijas ir patirti nuotaikos sutrikimus, nerimą ir depresiją.
Vis dėlto, nors šie tyrimai patvirtino žarnyno ir smegenų ašies egzistavimą, ją pagrindžiantys mechanizmai nebuvo aiškūs.
Naujas tyrimas, kuris pateikiamas neseniai Gamta popierius, siūlo beprecedentę ląstelių ir molekulinių procesų, jungiančių žarnyno mikrobus ir smegenų ląsteles, detalę.
"Dar niekas nesuprato, kaip IBD ir kitos lėtinės virškinamojo trakto ligos veikia elgesį ir psichinę sveikatą", - sako tyrimo vyresnysis autorius Davidas Artisas, imunologijos profesorius ir IBD tyrimų direktorius Weill Cornell medicinoje Niujorke.
„Mūsų tyrimas yra naujo būdo suprasti visą vaizdą pradžia“, - priduria jis.
Mokymasis ir pamiršimas
Tyrimui prof. Artis ir kolegos naudojo peles, kad sužinotų, kaip žarnyno mikrobų sutrikimas veikia smegenų ląsteles.
Jie pasinaudojo savo patirtimi gyvūnų elgesio, genų sekos ir ląstelių chemijos srityse.
Tyrimas buvo sutelktas į tai, kaip gyvūnai sugebėjo išmokti ir pamiršti baimės sukėlėją, naudodami eksperimentą, kurį mokslininkai vadina „mokymuisi dėl baimės ir išnykimo“.
Eksperimento metu pelės išmoksta susieti letos elektros smūgį su tuo pačiu tono skambėjimu.
Galų gale tonas pats savaime gali sukelti tą patį baimės reakciją kaip ir elektros smūgis.
Pakartotinai veikę toną be lydinčio elektros smūgio, pelės linkusios pamiršti asociaciją. Taip yra todėl, kad jų smegenys atnaujina save tuo, kad grėsmės nebėra.
Tačiau mokslininkai nustatė, kad pelėms, kurių žarnyne nuo gimimo nebuvo gemalų, arba kurių žarnyno mikrobai buvo labai sumažėję dėl gydymo antibiotikais, pastebimai sumažėjo galimybė sužinoti, kad grėsmės nebėra. Kitaip tariant, jų smegenys nebuvo atnaujintos į naujas sąlygas.
Pakitę genai mikroglijoje
Genetinis gyvūnų smegenų mikroglijos tyrimas atskleidė šio poveikio molekulinį mechanizmą.
Tyrėjai nagrinėjo genų raišką medialinėje prefrontalinėje žievėje (mPFC), „smegenų srityje, kuri, kaip žinoma, yra labai svarbi mokymuisi išnykti“.
„Microglia“ yra imuninės ląstelės, kurios gyvena smegenyse ir vaidina daugybę vaidmenų vystantis ir veikiant.
Vienas iš jų uždavinių yra padėti stimuliuoti ir apkarpyti ryšius tarp neuronų arba nervinių ląstelių, kad būtų pertvarkytos smegenų grandinės.
Tyrėjai nustatė, kad žarnyno mikrobų nebuvimas pakeitė mikroglijų genų ekspresiją pelių mPFC taip, kad tai sutrikdė tai, kaip neuronai paprastai formuojasi ir pašalina ryšius mokydamiesi ir pamiršdami.
Komanda taip pat nustatė esminius smegenų cheminių medžiagų pokyčius pelėse, kuriose trūksta žarnyno mikrobų, pavyzdžiui, pakitusių molekulių, turinčių įtakos neuropsichiatrinėms sąlygoms, tokioms kaip autizmas ir šizofrenija, lygiai.
Žarnyno bakterijų atstatymas veikia tik gyvenimo pradžioje
Mokslininkai taip pat atliko eksperimentus, kurių metu įvairiuose amžiuje pelėse, kuriose nebuvo gemalų, atkurtos žarnyno bakterijos.
Jie nustatė, kad šioms pelėms buvo įmanoma išmokti sąlyginio baimės atsako, tačiau tik tuo atveju, jei jos iškart po gimimo atkūrė savo žarnyno bakterijas.
Jie tai suprato kaip svarbų radinį, nes daugelis psichiatrinių būklių, susijusių su autoimunitetu, taip pat turi sąsajų su problemomis, kurios atsiranda ankstyvosiose smegenų vystymosi stadijose.
„Žarnyno ir smegenų ašis veikia kiekvieną žmogų, kiekvieną jų gyvenimo dieną“, - pastebi prof. Artis.
Nors dar nėra per anksti įsitikinti, pagrindinis tyrėjas dr. Conoras Listonas siūlo, kad atlikus tolesnius tyrimus šios išvados galiausiai paskatins naujus gydymo tikslus.
"Tai turėsime išbandyti toliau", - sako jis.
"Mes pradedame daugiau suprasti, kaip žarnynas daro įtaką tokioms įvairioms ligoms kaip autizmas, Parkinsono liga, potrauminio streso sutrikimas ir depresija".
Prof. Davidas Artis
