Hogyan segítik a bélmikrobák az egereket a félelem emlékeinek kioltásában?
Új kutatások egereken azt mutatják, hogy a belekben lévő mikrobák hogyan befolyásolhatják a félelemre adott válaszok megtanulásának képességét. A tanulmány részletes nyomokat ad a bél és az agy összekötő sejtes és molekuláris mechanizmusokról.
A kutatók megvizsgálták a bélmikrobák szerepét az egerekben a félelem emlékeinek enyhítésében.Az elmúlt 10–20 évben a tudósok megfigyelték, hogy az emberi testben és azon élő baktériumok hogyan befolyásolják az egészséget.
Bizonyítottak bizonyítékot arra, hogy ezeknek a mikrobaközösségeknek a megzavarása hogyan kapcsolódik a betegségekhez, sőt a viselkedésbeli változásokhoz is.
Ezek az asszociációk bizonyos autoimmun rendellenességek és pszichiátriai állapotok közötti összefüggésekben is nyilvánvalóak.
Például sclerosis multiplexben vagy gyulladásos bélbetegségben (IBD) szenvedő emberek megzavarhatják a bélbaktériumokat, és hangulati rendellenességeket, szorongást és depressziót tapasztalhatnak.
Bár ezek a vizsgálatok megerősítették a bél-agy tengely létezését, az ezt megalapozó mechanizmusok nem tisztázottak.
Az új tanulmány, amely egy közelmúltban szerepel Természet papír, a bélmikrobákat és az agysejteket összekötő sejt- és molekuláris folyamatok soha nem látott részletességét kínálja.
"Még senki sem értette, hogy az IBD és más krónikus gyomor-bélrendszeri állapotok hogyan befolyásolják a viselkedést és a mentális egészséget" - mondja David Artis, a tanulmány egyik vezető szerzője, az immunológia professzora és az IBD-kutatások igazgatója a New York-i Weill Cornell Medicine-ben.
"Vizsgálatunk a teljes kép megértésének új módjának kezdete" - teszi hozzá.
Tanulás és felejtés
A tanulmányhoz Prof. Artis és munkatársai egerek segítségével kiderítették, hogy a bél mikrobabomlása hogyan befolyásolja az agysejteket.
Az állatok viselkedésével, a génszekvenálással és a sejtkémiával kapcsolatos tapasztalataikra támaszkodtak.
A vizsgálat arra összpontosított, hogy az állatok mennyire voltak képesek megtanulni és elfelejteni a félelem kiváltó okát egy kísérlet segítségével, amelyet a tudósok „félelemfeltételnek és kihalási tanulásnak” hívnak.
A kísérlet során az egerek megtanulják összekapcsolni a mancs elektromos áramütését a hang egyidejű megszólaltatásával.
Végül a hang önmagában ugyanazt a félelmi reakciót válthatja ki, mint az áramütés.
A hang ismételt expozíciója kísérő áramütés nélkül az egerek hajlamosak megfeledkezni az asszociációról. Az agyuk ugyanis arra a tényre frissül, hogy a fenyegetés már nem létezik.
A kutatók azonban azt tapasztalták, hogy azok az egerek, amelyeknek bélje születéstől kezdve csíramentes volt, vagy amelyek bélmikrobái az antibiotikum-kezelés következtében jelentősen csökkentek, jelentősen csökkentették annak képességét, hogy megtanulják, hogy a fenyegetés már nem áll fenn. Más szóval, az agyuk nem frissült az új feltételekre.
Megváltozott gének a microglia-ban
Az állatok agyában a mikroglia genetikai vizsgálata rávilágított e hatás mögött rejlő molekuláris mechanizmusra.
A kutatók a mediális prefrontális kéregben (mPFC) lévő génexpressziót vizsgálták, amely „az agy olyan területe, amelyről ismert, hogy döntő fontosságú a kihalási tanulás szempontjából”.
A mikroglia olyan immunsejt, amely az agyban él, és számos szerepet játszik fejlődésében és működésében.
Egyik feladatuk az, hogy elősegítsék az idegsejtek vagy idegsejtek közötti kapcsolatok stimulálását és metszését az agyi áramkörök átalakításához.
A kutatók azt találták, hogy a bélmikrobák hiánya megváltoztatta a mikroglia génexpresszióját az egerek mPFC-jében oly módon, hogy megzavarta, hogy az idegsejtek hogyan képződnek és megszüntetik a kapcsolatokat a tanulás és az elfelejtés során.
A csapat az agyi vegyi anyagokban is jelentős változásokat tapasztalt azokban az egerekben, amelyekből hiányzott a bél mikrobája, például olyan molekulák megváltozott szintje, amelyek szerepet játszanak a neuropszichiátriai állapotokban, mint például az autizmus és a skizofrénia.
A bélbaktériumok helyreállítása csak az élet korai szakaszában működik
A kutatók kísérleteket is folytattak, amelyek során különböző idős korokban helyreállították a bélbaktériumokat a csíra mentes egerekben.
Megállapították, hogy ezek az egerek képesek voltak megtanulni a feltételezett félelemválaszokat, de csak akkor, ha közvetlenül a születés után helyreállították bélbaktériumaikat.
Fontos megállapításnak tekintették ezt, mivel az autoimmunitáshoz kapcsolódó sok pszichiátriai betegség összefüggésben van az agy fejlődésének korai szakaszában jelentkező problémákkal is.
"A bél-agy tengely minden embert, életük minden napját kihat" - jegyzi meg Artis professzor.
Annak ellenére, hogy túl korán lehetne megbizonyosodni róla, Dr. Conor Liston társvezető azt sugallja, hogy további vizsgálatokkal ezek a megállapítások végül új kezelési célokhoz vezetnek.
"Ezt meg kell vizsgálnunk a továbbiakban" - mondja.
"Kezdjük jobban megérteni, hogy a bél hogyan befolyásolja a különféle betegségeket, mint az autizmus, a Parkinson-kór, a poszttraumás stressz és a depresszió."
Prof. David Artis