Πώς βοηθούν τα μικρόβια του εντέρου τα ποντίκια να σβήσουν τις αναμνήσεις φόβου;
Νέα έρευνα σε ποντίκια δείχνει πώς τα μικρόβια στο έντερο μπορούν να επηρεάσουν την ικανότητα εκμάθησης των αντιδράσεων φόβου. Η μελέτη δίνει λεπτομερείς ενδείξεις για τους κυτταρικούς και μοριακούς μηχανισμούς που συνδέουν το έντερο και τον εγκέφαλο.
Τα τελευταία 10-20 χρόνια, οι επιστήμονες έχουν παρατηρήσει πώς τα βακτήρια που ζουν μέσα και πάνω στο ανθρώπινο σώμα επηρεάζουν την υγεία.
Έχουν προκύψει στοιχεία για το πώς η διαταραχή σε αυτές τις μικροβιακές κοινότητες συνδέεται με ασθένειες και ακόμη και με αλλαγές στη συμπεριφορά.
Αυτές οι συσχετίσεις είναι επίσης εμφανείς στις σχέσεις μεταξύ ορισμένων αυτοάνοσων διαταραχών και ψυχιατρικών καταστάσεων.
Άτομα με σκλήρυνση κατά πλάκας ή φλεγμονώδη νόσο του εντέρου (IBD), για παράδειγμα, μπορεί να έχουν διαταράξει τα βακτήρια του εντέρου και να βιώσουν διαταραχές της διάθεσης, άγχος και κατάθλιψη.
Ωστόσο, παρόλο που αυτές οι έρευνες έχουν επιβεβαιώσει την ύπαρξη ενός εντέρου-εγκεφάλου άξονα, οι μηχανισμοί που τον στηρίζουν ήταν ασαφείς.
Η νέα μελέτη, η οποία εμφανίζεται πρόσφατα Φύση χαρτί, προσφέρει άνευ προηγουμένου λεπτομέρεια των κυτταρικών και μοριακών διαδικασιών που συνδέουν τα μικρόβια του εντέρου και τα εγκεφαλικά κύτταρα.
«Κανείς δεν έχει καταλάβει ακόμα πώς η IBD και άλλες χρόνιες γαστρεντερικές παθήσεις επηρεάζουν τη συμπεριφορά και την ψυχική υγεία», λέει ο συν-ανώτερος συγγραφέας της μελέτης David Artis, καθηγητής ανοσολογίας και διευθυντής της έρευνας IBD στο Weill Cornell Medicine στη Νέα Υόρκη.
«Η μελέτη μας είναι η αρχή ενός νέου τρόπου κατανόησης ολόκληρης της εικόνας», προσθέτει.
Μαθαίνοντας και ξεχνώντας
Για τη μελέτη, ο καθηγητής Artis και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν ποντίκια για να μάθουν πώς η διαταραχή του μικροβίου του εντέρου επηρεάζει τα εγκεφαλικά κύτταρα.
Στηρίχτηκαν στην εμπειρογνωμοσύνη τους στη συμπεριφορά των ζώων, στην αλληλουχία γονιδίων και στη χημεία των κυττάρων.
Η έρευνα επικεντρώθηκε στο πόσο καλά τα ζώα μπόρεσαν να μάθουν και να ξεχάσουν μια σκανδάλη φόβου χρησιμοποιώντας ένα πείραμα που οι επιστήμονες αποκαλούν «μάθηση φόρτισης και εξαφάνισης».
Στο πείραμα, τα ποντίκια μαθαίνουν να συσχετίζουν ένα ηλεκτρικό σοκ στο πόδι με τον ταυτόχρονο ήχο ενός τόνου.
Τελικά, ο τόνος από μόνος του μπορεί να προκαλέσει την ίδια απόκριση φόβου με το ηλεκτροπληξία.
Μετά από επανειλημμένη έκθεση στον τόνο χωρίς ηλεκτρικό σοκ, τα ποντίκια τείνουν να ξεχνούν τη σχέση. Αυτό συμβαίνει επειδή ο εγκέφαλός τους ενημερώνεται για το γεγονός ότι η απειλή δεν υπάρχει πλέον.
Ωστόσο, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ποντίκια των οποίων τα έντερα δεν είχαν μικρόβια από τη γέννηση, ή των οποίων τα μικρόβια του εντέρου είχαν μειωθεί σε μεγάλο βαθμό λόγω της θεραπείας με αντιβιοτικά, έδειξαν σημαντική μείωση της ικανότητας να μάθουν ότι η απειλή δεν υπήρχε πλέον. Με άλλα λόγια, ο εγκέφαλός τους δεν ενημερώθηκε στις νέες συνθήκες.
Τροποποιημένα γονίδια σε μικρογλοία
Μια γενετική διερεύνηση της μικρογλοίας στον εγκέφαλο των ζώων ρίχνει λίγο φως στον μοριακό μηχανισμό πίσω από αυτό το φαινόμενο.
Οι ερευνητές εξέτασαν τη γονιδιακή έκφραση στον μεσαίο προμετωπιαίο φλοιό (mPFC), «μια περιοχή του εγκεφάλου που είναι γνωστό ότι είναι ζωτικής σημασίας για τη μάθηση εξαφάνισης».
Τα μικρογλοία είναι ανοσοκύτταρα που ζουν στον εγκέφαλο και παίζουν πολλούς ρόλους στην ανάπτυξη και τη λειτουργία του.
Μία από τις δουλειές τους είναι να βοηθήσουν στη διέγερση και τον κλαδέματος των συνδέσεων μεταξύ νευρώνων ή νευρικών κυττάρων, για την αναδιαμόρφωση των εγκεφαλικών κυκλωμάτων.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η απουσία μικροβίων του εντέρου άλλαξε τη γονιδιακή έκφραση της μικρογλοίας στο mPFC των ποντικών με τέτοιο τρόπο ώστε να διαταράξει τον τρόπο με τον οποίο οι νευρώνες συνήθως σχηματίζουν και εξαλείφουν τις συνδέσεις κατά τη διάρκεια της μάθησης και της ξεχασμού.
Η ομάδα διαπίστωσε επίσης σημαντικές αλλαγές στις χημικές ουσίες του εγκεφάλου στα ποντίκια που δεν είχαν μικρόβια του εντέρου, όπως τροποποιημένα επίπεδα μορίων που έχουν ρόλο σε νευροψυχιατρικές καταστάσεις όπως ο αυτισμός και η σχιζοφρένεια.
Η αποκατάσταση των βακτηρίων του εντέρου λειτουργεί μόνο νωρίς στη ζωή
Οι ερευνητές πραγματοποίησαν επίσης πειράματα στα οποία αποκατέστησαν τα βακτήρια του εντέρου σε ποντίκια χωρίς μικρόβια σε διάφορες ηλικίες.
Διαπίστωσαν ότι ήταν πιθανό για αυτά τα ποντίκια να εξαπολύσουν μια προσαρμοσμένη απόκριση φόβου, αλλά μόνο εάν αποκατέστησαν τα βακτήρια του εντέρου τους αμέσως μετά τη γέννηση.
Το θεώρησαν ως σημαντικό εύρημα, καθώς πολλές ψυχιατρικές καταστάσεις που σχετίζονται με την αυτοανοσία έχουν επίσης συνδέσεις με προβλήματα που εμφανίζονται στα πρώτα στάδια της ανάπτυξης του εγκεφάλου.
«Ο άξονας του εντέρου-εγκεφάλου επηρεάζει κάθε άνθρωπο, κάθε μέρα της ζωής του», σχολιάζει ο καθηγητής Άρτης.
Αν και είναι πολύ νωρίς για να είμαστε σίγουροι, ο συν-κύριος ερευνητής Dr. Conor Liston προτείνει ότι με περαιτέρω μελέτες, αυτά τα ευρήματα τελικά θα οδηγήσουν σε νέους στόχους θεραπείας.
«Αυτό είναι κάτι που θα πρέπει να δοκιμάσουμε να προχωρήσουμε», λέει.
«Αρχίζουμε να καταλαβαίνουμε περισσότερα για το πώς το έντερο επηρεάζει ασθένειες τόσο διαφορετικές όσο ο αυτισμός, τη νόσο του Πάρκινσον, τη διαταραχή του μετατραυματικού στρες και την κατάθλιψη».
Καθηγητής David Artis
