Morda se zdi, da so naši možgani fizično oddaljeni od črevesja, toda v zadnjih letih so raziskave dale močne dokaze, da ogromne skupnosti mikrobov, koncentriranih v našem črevesju, zagotavljajo povezavo med možgani in črevesjem. Mikrobiom črevesja vpliva na kognitivne funkcije in čustva, vpliva na razpoloženje in težave z duševnim zdravjem ter celo na obdelavo informacij. Toda težko je bilo razumeti, kako mikroflora to počne.
Do nedavnega so študije povezave med črevesjem in možgani večinoma pokazale le povezavo med stanjem črevesne mikroflore in procesi, ki potekajo v možganih. Toda nova odkritja pomagajo ustvariti podrobnejšo sliko, ki temelji na raziskavah, ki dokazujejo vključenost mikrobioma v stresne odzive. Z osredotočanjem na odzive, kot so občutki strahu in zlasti na to, kako strah sčasoma izgine, raziskovalci zdaj preučujejo, kako se razlikuje vedenje miši z zmanjšano mikrofloro. Ugotovili so razlike v nevronskih mrežah, možganski aktivnosti in izražanju genov ter ugotovili tudi prisotnost kratkega časovnega okna po rojstvu posameznika, ko se obnovi mikroflora, torej bakterijska kolonizacija oz.še vedno lahko prepreči nastanek vedenjskih motenj pri odraslih. Identificirali so celo štiri posebne snovi, ki lahko prispevajo k tem spremembam. Mogoče je prezgodaj napovedovati, kakšne terapije bi lahko ponudili, ko bomo razumeli povezavo med mikrofloro črevesja in možgani, vendar te posebne razlike podpirajo hipotezo o globoki povezanosti obeh sistemov.
Določitev teh mehanizmov interakcije z možgani je velik izziv pri raziskavah mikrobiomov, pravi Christopher Lowry, docent na oddelku za integrativno fiziologijo na Univerzi v Koloradu v Boulderju. "Znanstveniki imajo nekaj zanimivih idej," je dejal.
Coco Chu, vodilni avtor nove študije in raziskovalec na medicinski fakulteti Weill Cornell, se je zanimal za koncept, da lahko mikroorganizmi, ki živijo v naših telesih, vplivajo tako na naše občutke kot na naša dejanja. Pred nekaj leti se je odločila, da bo te interakcije zelo podrobno preučila v sodelovanju s psihiatri, mikrobiologi, imunologi in znanstveniki z drugih področij.
Raziskovalci so izvedli klasično vajo za razvoj vedenjskih veščin z mišmi, nekaterim so dali antibiotike, da so močno zmanjšali količino mikroflore v telesu, nekatere pa so vzgojili izolirano, tako da sploh niso imeli mikroflore. Vse miši so se enako dobro naučile, da se bojijo zvoka, ki mu je sledil električni udar. Ko so znanstveniki prenehali uporabljati električni udar na miših, so se navadne miši postopoma naučile, da se ne bojijo zvoka. Toda pri "sterilnih" miših, pri katerih se je zmanjšala količina mikroflore ali sploh ni mikroflore, strah ni izginil - ob zvoku signala so praviloma pogosteje padli v stupor kot običajne miši.
Raziskave v medialni prefrontalni skorji, predelu možganske skorje, ki obdeluje odzive na strah, so raziskovalci opazili izrazite razlike pri miših z zmanjšano mikrofloro: aktivnost nekaterih genov je bila nižja. Glialne celice iste vrste niso bile razvite. Tako imenovane dendritične bodice - izrastki na nevronih, povezani s postopkom obdelave in učenja informacij, so se pojavljali manj pogosto in pogosteje izginili. V celicah ene vrste so opazili nižjo stopnjo nevronske aktivnosti. Vtis je, da miši brez zdravih mikrobiomov ne morejo pozabiti na strah in se ne naučijo bati. In raziskovalci so to lahko videli na celični ravni.
Raziskovalci so si zadali tudi ugotovitev, kako je stanje črevesne mikroflore povzročilo te spremembe. Ena od možnih možnosti je bila, da mikrobi pošljejo možgane v možgane prek dolgega vagusnega živca, ki prenaša senzorične signale iz prebavnega trakta do možganskega stebla. Toda po prerezu vagusnega živca se vedenje miši ni spremenilo. Poleg tega se je zdelo, da lahko črevesna flora sproži imunske odzive, ki vplivajo na možgane. Toda število in odstotek imunskih celic pri vseh miših sta bila enaka.
Vendar so raziskovalci našli štiri vrste snovi, ki jih izločajo črevesni mikroorganizmi, ki vplivajo na nevronske povezave, ki jih je bilo v serumu, cerebrospinalni tekočini in blatu miši z nezadostno mikrofloro veliko manj. Nekatere od teh snovi so že povezane z nevrološkimi motnjami pri ljudeh. Po besedah mikrobiologa Davida Artisa, direktorja Inštituta za vnetne črevesne bolezni na medicinskem fakultetu Weill Cornell in glavnega avtorja študije, znanstveniki, ki delujejo pod njegovim vodstvom, nakazujejo, da lahko mikroflora sprosti določene snovi v velikih količinah, nekatere molekule pa prodrejo v možgani.
Promocijski video:
V številnih laboratorijih raste zanimanje za prepoznavanje posebnih snovi, ki jih izločajo bakterije, ki sodelujejo pri prenosu signalov iz živčnega sistema, pravi Melanie Gareau, docentka na oddelku za anatomijo, fiziologijo in citologijo na kalifornijski univerzi v Davisu. V takšne procese verjetno sodelujejo številni presnovki in metabolične poti so vključene.
Emeran Mayer, profesor medicine na kalifornijski univerzi v Los Angelesu in direktor Centra za nevrobiologijo Opresheimerja za stres in odpornost na stres, ugotavlja, da ugotovitve raziskav o drugih motnjah, na primer depresiji, kažejo tudi na povezavo z določenimi snovmi, ki jih izločajo mikrobi. A še vedno ni soglasja o tem, kateri od njih prispeva k nastanku kakršne koli kršitve. In čeprav ima veliko ljudi z motnjami možganov očitno spremenjeno mikrofloro črevesja, pogosto ni jasno, ali je sprememba vzrok ali posledica bolezni, pravi. Spremembe stanja mikroflore lahko privedejo do nevroloških težav, bolezni pa lahko povzročijo tudi spremembe stanja mikrobioma.
Na tem področju obstajajo nesoglasja ne samo o posledicah motenj mikroflore, temveč tudi glede zdrave mikroflore. Dolgo smo se osredotočali na dejstvo, da bi lahko prepoznali posebne vrste bakterij, ki bodisi predstavljajo tveganje za nastanek stresnih motenj in bolezni, bodisi jim nudijo odpornost in morda ne bo treba biti poseben mikrobi «Pravi Lowry. Tudi pri zdravih ljudeh je mikroflora zelo različna. Specifični mikrobi morda niso pomembni, če je mikroflora dovolj raznolika - tako kot pri mnogih različnih vrstah zdravih gozdov tudi ena določena vrsta drevesa morda ne bo potrebna.
Vendar je preučevanje učinkov mikroflore na živčni sistem novo področje znanosti, negotovost pa je celo o tem, kakšen je učinek. Zaključki iz rezultatov prejšnjih poskusov o tem, ali spremembe mikroflore prispevajo k temu, da živali pozabijo na naučeno veščino in prenehajo čutiti strah, so bile bodisi neutemeljene bodisi protislovne. Kar zadeva sklepe, ki sta jih dosegli Coco Chu in njeni sodelavci, so še posebej pomembni, saj lahko znanstveniki predložijo dokaze o obstoju posebnega mehanizma, ki povzroča vedenje, ki so ga opazili. Takšne študije na živalih so še posebej pomembne za krepitev jasne povezave med živčnim sistemom in črevesno mikrofloro, tudi če niso usmerjene v iskanje načinov zdravljenja ljudi, pravi Kirsten Tillisch. Profesor medicine na medicinski šoli Davida Geffna na kalifornijski univerzi v Los Angelesu. "Način, kako se v človeških možganih dogaja proces" predelave "čustev, fizičnih občutkov in znanja, je tako drugačen od tega, kako se dogaja pri živalih, da ga je preprosto zelo težko uporabiti," pravi.
Teoretično lahko prisotnost določenih snovi, ki jih sprošča mikroflora, pomaga ugotoviti, kdo je najbolj ranljiv za motnje, kot je posttravmatska stresna motnja (PTSP). Eksperimenti, kot so ti, bi lahko celo prepoznali poti interakcij med možgani in mikrobiomom, na katere lahko zdravljenje vpliva. "Ti poskusi z mišmi nam vedno dajo veliko upanja, da se približujemo fazi interventnih raziskav," pravi Emeran Meyer, in s pomočjo natančnih metod te študije pogosto prinesejo neverjetne rezultate. Toda procesi, ki se odvijajo v možganih miši, ne ustrezajo povsem človeškim možganom. Poleg tega se pri ljudeh in miših procesi interakcije med možgansko in črevesno mikrofloro razlikujejo, zato to neskladje poslabšuje dejstvo, dada je njihova črevesna mikroflora drugačna zaradi razlike v zaužite hrani.
Mayer pravi, da so lahko ukrepi za spremembo mikroflore črevesja najučinkovitejši v dojenčku in zgodnjem otroštvu, ko se mikroflora črevesja še razvija in se v možganih izvaja začetno programiranje, pravi Mayer. V svoji zadnji raziskavi so raziskovalci videli posebno časovno obdobje v povojih, ko so miši potrebovale skupno mikrofloro, da bi razvile sposobnost zatiranja strahu v odrasli dobi. Miške, ki so bile prve tri tedne popolnoma izolirane od učinkov mikrobov, so nato postavili v pogoje, ko so bili skupaj z mišmi, ki so imele običajno črevesno mikrofloro. "Sterilne" miši so pobirale mikrobe od drugih miši in posledično so razvile bogato mikrofloro. Ko pa so odraščali in so z njimi izvajali iste poskuse na "odstavitvi iz strahu",njihovi rezultati so bili še vedno nizki. V starosti le nekaj tednov so bili vsi prezgodaj, da bi pridobili normalno spretnost učenja, kako zatreti svoj strah.
Ko pa se je mikroflora obnovila pri novorojenih miših, ki so po dajanju rejnikom prejeli bogat mikrobiom, so miši odraščale in se obnašale normalno. Izkazalo se je, da je mikroflora v prvih nekaj tednih po rojstvu zelo pomembna - in to opazovanje v celoti ustreza bolj univerzalnemu konceptu, da so nevronska vezja, ki upravljajo sposobnost doživljanja strahu, občutljiva že v zgodnji starosti, pravi Tillisch.
Artis je dejal, da je sposobnost "prekinitve navade strahu", ki so jo preučevali raziskovalci, evolucijsko temeljna veščina. Vedeti, kaj sproži strah in sposobnost prilagajanja, ko ne predstavlja več grožnje, je lahko ključnega pomena za preživetje. Neupoštevanje strahu je opaziti tudi pri ljudeh s PTSD in je povezano z drugimi možganskimi motnjami, zato nam lahko poglobljeno znanstveno znanje o mehanizmih, ki vplivajo na to nevronsko mrežo, pomaga razumeti osnovna vedenja človeka in postavi možnost za zdravljenje.
Evolucijsko gledano se človeška flora črevesja spreminja z rastjo mestnega prebivalstva, poškodbe možganov pa postajajo vse bolj izrazite. Številni mikrobi, ki živijo v vsakem od nas, so se razvili z našo vrsto in pomembno je, da razumemo, kako vplivajo na fizično in duševno zdravje, pravi Lowry. Skozi mikrofloro lahko okolje vpliva tudi na naš živčni sistem, kar še dodatno oteži proces preučevanja zdravja in bolezni možganov.
Elena Renken