Môže sa zdať, že naše mozgy sú fyzicky vzdialené od nášho čreva, ale v posledných rokoch výskum poskytol presvedčivé dôkazy o tom, že obrovské spoločenstvá mikróbov sústredené v našom čreve zabezpečujú komunikáciu medzi mozgom a vnútornosťami. Črevný mikrobiom ovplyvňuje kognitívne funkcie a emócie, ovplyvňuje náladu a problémy duševného zdravia a dokonca aj spôsob spracovania informácií. Bolo však ťažké pochopiť, ako to robí mikroflóra.
Až donedávna štúdie spojitosti medzi črevom a mozgom preukázali iba koreláciu medzi stavom črevnej mikroflóry a procesmi prebiehajúcimi v mozgu. Nové objavy však pomáhajú vytvoriť podrobnejší obraz založený na výskume, ktorý demonštruje zapojenie mikrobiómu do stresových reakcií. Zameraním sa na reakcie, ako sú pocity strachu, a najmä na to, ako strach v priebehu času zmizne, vedci teraz skúmajú, ako sa mení správanie myší so zníženou mikroflórou. Zistili rozdiely v nervových sieťach, mozgovej aktivite a génovej expresii a tiež našli prítomnosť krátkeho časového okna po narodení jednotlivca, keď sa obnovila mikroflóra, to znamená bakteriálna kolonizácia,stále schopné zabrániť nástupu porúch správania dospelých. Dokonca identifikovali štyri špecifické látky, ktoré môžu prispieť k týmto zmenám. Možno bude príliš skoro na to, aby sme predpovedali, aké terapie by sa mohli ponúknuť, keď pochopíme toto spojenie medzi črevnou mikroflórou a mozgom, ale tieto špecifické rozdiely podporujú hypotézu o hlbokom vzťahu medzi týmito dvoma systémami.
Určenie týchto mechanizmov interakcie s mozgom je podľa Christophera Lowryho, odborného asistenta na Katedre integratívnej fyziológie na Coloradskej univerzite v Boulderi, veľkou výzvou pri výskume mikróbov. "Vedci majú nejaké zaujímavé nápady," uviedol.
Coco Chu, hlavný autor novej štúdie a vedecký pracovník na Weill Cornell Medicine College, sa začal zaujímať o koncepciu, že mikroorganizmy žijúce v našom tele môžu ovplyvniť naše pocity a naše činy. Pred niekoľkými rokmi sa rozhodla tieto interakcie podrobne študovať v spolupráci s psychiatrmi, mikrobiológmi, imunológmi a vedcami z iných odborov.
Vedci vykonali klasické cvičenie zamerané na rozvoj behaviorálnych zručností u myší, z ktorých niektoré dostali antibiotiká, aby dramaticky znížili množstvo mikroflóry v tele, a niektoré z nich boli chované izolovane, takže vôbec nemali mikroflóru. Všetky myši sa rovnako dobre naučili báť sa zvuku a následne elektrického šoku. Keď vedci prestali používať elektrické šoky na myši, obyčajné myši sa postupne naučili nebáť sa zvuku. Ale u „sterilných“myší, u ktorých sa znížilo množstvo mikroflóry alebo vôbec neexistovala mikroflóra, strach nezmizol - pri zvuku signálu spravidla častejšie upadli do hnevu ako bežné myši.
Pri pohľade na strednú prefrontálnu kôru, oblasť mozgovej kôry, ktorá spracúva strach, vedci zaznamenali zreteľné rozdiely v myšiach so zníženou mikroflórou: časť génovej aktivity bola nižšia. Gliové bunky rovnakého druhu neboli vyvinuté. Menej často sa objavili tzv. Dendritické chrbty - výčnelky na neurónoch spojené s procesom spracovania a učenia sa informácií. V bunkách jedného druhu bola pozorovaná nižšia hladina neurónovej aktivity. Dojem je, že myši bez zdravých mikróbov nemôžu zabudnúť na strach a naučiť sa nebáť. A vedci to videli na bunkovej úrovni.
Vedci sa tiež rozhodli zistiť, ako tieto zmeny spôsobil stav črevnej mikroflóry. Jednou z možných možností bolo, že mikróby vysielajú signály do mozgu cez dlhý nerv vagus, ktorý prenáša senzorické signály z tráviaceho traktu do mozgového kmeňa. Ale po odrezaní vagového nervu sa správanie myší nezmenilo. Okrem toho sa zdalo možné, že črevná flóra môže vyvolať imunitné reakcie, ktoré ovplyvňujú mozog. Počet a percento imunitných buniek u všetkých myší však bolo rovnaké.
Vedci však našli štyri typy látok vylučovaných črevnými mikroorganizmami, ktoré ovplyvňujú nervové spojenia, ktoré boli omnoho menej v sére, mozgovomiechovom moku a stolici myší s nedostatočnou mikroflórou. Niektoré z týchto látok už boli spojené s neurologickými poruchami u ľudí. Podľa mikrobiológa Davida Artisa, riaditeľa Inštitútu pre výskum zápalových ochorení čriev na Weill Cornell Medicine College a vedúceho autora štúdie, vedci pracujúci pod jeho vedením navrhli, aby mikroflóra vylučovala určité látky vo veľkých množstvách a niektoré molekuly prenikli do mozog.
Propagačné video:
V mnohých laboratóriách rastie záujem o identifikáciu konkrétnych látok vylučovaných baktériami, ktoré sa podieľajú na prenose signálov z nervového systému, hovorí Melanie Gareau, odborná asistentka na katedre anatómie, fyziológie a cytologie na Kalifornskej univerzite v Davise. Je pravdepodobné, že do týchto procesov bude zapojených veľa metabolitov a metabolických ciest.
Emeran Mayer, profesor medicíny na kalifornskej univerzite v Los Angeles a riaditeľ Centra pre neurobiológiu stresu a odolnosti voči stresu v Oppenheimerovej univerzite, poznamenáva, že výskumné zistenia týkajúce sa iných porúch, ako je depresia, poukazujú aj na prepojenie s určitými látkami uvoľňovanými mikróbmi. Stále však neexistuje zhoda o tom, ktorý z nich prispieva k výskytu akéhokoľvek porušenia. A hoci veľa ľudí s poruchami mozgu jasne zmenilo črevnú mikroflóru, často nie je jasné, či je zmena príčinou alebo dôsledkom choroby. Zmeny stavu mikroflóry môžu viesť k neurologickým problémom, ale choroby môžu tiež spôsobiť zmeny v stave mikróbov.
V tejto oblasti existujú nezhody nielen o dôsledkoch porúch mikroflóry, ale aj o zdravej mikroflóre. „Dlho sme sa sústredili na to, že by sme mohli identifikovať konkrétne typy baktérií, ktoré buď predstavujú riziko porúch a chorôb súvisiacich so stresom, alebo im poskytujú rezistenciu, a nemusí to byť špecifický mikrób. „Hovorí Lowry. Aj u zdravých ľudí je mikroflóra veľmi odlišná. Na špecifických mikróboch nemusí záležať, ak je mikroflóra dostatočne rozmanitá - rovnako ako u mnohých rôznych typov zdravých lesov nemusí byť potrebný jeden konkrétny druh stromu.
Štúdium účinkov mikroflóry na nervový systém je však novou oblasťou vedy a dokonca existuje neistota o tom, aký je tento účinok. Závery vyvodené z výsledkov predchádzajúcich pokusov o tom, či zmeny mikroflóry prispievajú k tomu, že zvieratá zabudli na naučené zručnosti a prestali cítiť strach, boli buď neopodstatnené alebo protirečivé. Pokiaľ ide o závery, ku ktorým dospeli Coco Chu a jej kolegovia, majú osobitný význam, pretože vedci môžu poskytnúť dôkaz o existencii špecifického mechanizmu, ktorý spôsobuje správanie, ktoré pozorovali. Takéto štúdie na zvieratách sú obzvlášť dôležité na posilnenie jasného spojenia medzi nervovým systémom a črevnou mikroflórou, aj keď nie sú zamerané na nájdenie spôsobov liečby ľudí, hovorí Kirsten Tillisch. Profesor medicíny na David Geffen School of Medicine na Kalifornskej univerzite v Los Angeles. „Spôsob, akým spracúvame emócie, fyzické pocity a vedomosti v ľudskom mozgu, sa líši od spôsobu, akým sa to deje u zvierat, že je veľmi ťažké ho aplikovať,“hovorí.
Teoreticky by prítomnosť určitých látok uvoľňovaných mikroflórom mohla pomôcť určiť, kto je najviac náchylný na poruchy, ako je posttraumatická stresová porucha (PTSD). Experimenty, ako sú tieto, by mohli dokonca identifikovať cesty interakcie medzi mozgom a mikrobiomom, ktoré môžu byť ovplyvnené liečbou. „Tieto experimenty s myšami nám vždy dávajú veľkú nádej, že sa blížime k štádiu intervenčného výskumu,“hovorí Emeran Meyer a pomocou presných metód tieto štúdie často vedú k úžasným výsledkom. Ale procesy prebiehajúce v mozgu myší úplne nezodpovedajú aktivite ľudského mozgu. Okrem toho u ľudí a myší sa procesy interakcie medzi mozgovou a črevnou mikroflórou líšia a táto nezrovnalosť sa ešte zhoršuje skutočnosťou, žeže ich črevná mikroflóra sa líši v dôsledku rozdielu v konzumovanej potrave.
U ľudí môžu byť zásahy do zmeny črevnej mikroflóry najúčinnejšie počas detstva a raného detstva, keď sa črevná mikroflóra stále vyvíja a počiatočné programovanie prebieha v mozgu, hovorí Mayer. Vo svojej najnovšej štúdii vedci videli konkrétne časové okno v detstve, keď myši potrebovali spoločnú mikroflóru, aby si vyvinuli schopnosť potlačiť strach v dospelosti. Myši, ktoré boli počas prvých troch týždňov úplne izolované od účinkov mikróbov, boli potom umiestnené do podmienok, v ktorých boli spolu s myšami, ktoré mali obvyklú črevnú mikroflóru. „Sterilné“myši odobrali mikróby od iných myší a výsledkom bolo vyvinutie bohatej mikroflóry. Ale keď vyrastali a spolu s nimi sa uskutočnili rovnaké pokusy na „odstavení zo strachu“,ich výsledky boli stále nízke. Vo veku iba niekoľkých týždňov boli všetci príliš skoro na to, aby si osvojili obvyklú schopnosť učiť sa, ako potlačiť svoj strach.
Keď sa však mikroflóra obnovila u novonarodených myší, ktoré dostávali bohatý mikrobiom po umiestnení do náhradných rodičov, myši vyrastali a správali sa normálne. Ukázalo sa, že v prvých týždňoch po narodení je mikroflóra veľmi dôležitá - a toto pozorovanie úplne zodpovedá univerzálnejšiemu konceptu, podľa ktorého sú nervové okruhy, ktoré riadia schopnosť zažiť strach, citlivé už v ranom veku, hovorí Tillisch.
Schopnosť „odstaviť sa od strachu“, ktorú vedci skúmali, je evolučne základnou zručnosťou, uviedol Artis. Vedieť, čo vyvoláva strach a schopnosť prispôsobiť sa, keď už nie je hrozbou, môže byť pre prežitie kritické. Neschopnosť potlačiť strach sa prejavuje aj u ľudí s PTSD a je spojená s inými poruchami mozgu, takže prehĺbenie vedeckých poznatkov o mechanizmoch, ktoré ovplyvňujú túto nervovú sieť, môže pomôcť pochopiť základné ľudské správanie a pripraviť pôdu pre možnosti liečby.
V evolučnom meradle sa ľudská črevná flóra zmenila s rastom mestskej populácie a poškodenie mozgu je stále výraznejšie. Početné mikróby, ktoré žijú v každom z nás, sa vyvinuli spolu s našimi druhmi a je dôležité, aby sme pochopili, ako ovplyvňujú fyzické a duševné zdravie, hovorí Lowry. Prostredníctvom mikroflóry môže prostredie ovplyvniť aj náš nervový systém, čo ďalej komplikuje proces štúdia zdravia a mozgových chorôb.
Elena Renken