Przez jelito do mózgu – mikrobiotyczna oś mózgowo-jelitowa
Grafika wykonana przez autora wpisu.
Okres adolescencji
Okres dojrzewania jest bardzo burzliwym i trudnym etapem w życiu każdego człowieka. To stadium jest przejściem dziecka w etap dorosłości. Utożsamia się go często z okresem buntu, w którym nastolatek sprzeciwia się dorosłym i łamie – często lekkomyślne – zasady. Sięga po używki (alkohol, papierosy czy środki psychoaktywne), często przesiaduje do późnych godzin wieczornych, a wcześnie rano musi wstawać do szkoły, co skutkuje niedoborami snu. Woli zjeść coś szybkiego i nasyconego węglowodanami prostymi i tłuszczami trans (np. McDonald’s), niż skonsumować pełnowartościowy domowy obiad ugotowany przez mamę. Przykłady takich zachowań można dwoić i troić.
Jednocześnie na ten czas przypada drugi najbardziej intensywny czas wzrostu i rozwoju (zaraz po okresie prenatalnym, noworodkowym i niemowlęcym). Wtedy organizm jest bardzo podatny na działanie różnych stresorów i czynników ze środowiska zewnętrznego. Swój silny rozwój przechodzi także mózgowie i ten proces dla układu nerwowego na wczesnym etapie życia i w dzieciństwie związany będzie głównie z tworzeniem nowych połączeń synaptycznych. W okresie dojrzewania dochodzi do przebudowy i ponownej proliferacji, po której następuje eliminacja połączeń synaptycznych. Dla kory przedczołowej eliminacja połączeń odbywa się dopiero po okresie dojrzewania. Ten proces prawdopodobnie ma na celu usprawnienie komunikacji pomiędzy określonymi ośrodkami i obszarami. Ponadto można zaobserwować, że aksony po tym okresie są bardziej zmielinizowane, a proces mielinizacji aksonów pozwala zwiększyć prędkość przesyłania informacji nerwowej. Również w tym okresie ujawniają się pierwsze oznaki chorób i zaburzeń psychicznych (np. objawy depresji, zaburzenia lękowe, odżywiania, psychozy).
Oś mózgowo-jelitowa
I jak to wszystko ma się wiązać z jelitami? No… z odkryć badaczy zgłębiających ten temat wynika, że w tym wszystkim jelita, a dokładniej ich gospodarze (czyli flora bakteryjna) mogą odgrywać kluczową rolę dla zdrowia psychicznego i rozwoju różnych zaburzeń oraz chorób układu nerwowego.
Mikrobiom jelit w ciągu życia przechodzi wiele zmian, jeśli chodzi o skład bakterii zamieszkujących tą część organizmu. Już w trakcie porodu naturalnego i okresie okołoporodowym, dochodzi do kolonizacji jelita niemowlęcia przez bakterie matki. Ciekawostką może być to, że w trakcie cesarskiego cięcia nie dochodzi do kolonizacji tymi bakteriami (co może być niekorzystne dla dziecka). Na skład flory jelitowej znacząca będzie także dieta dziecka czy wiek matki w trakcie porodu. Wśród głównych rodzajów bakterii wymienić można:
Firmicutes,
Actinomycetes,
Fusobacteria,
Bacteroidetes,
Proteobacteria,
Verrucomicrobia.
Grafika autorstwa NIAID (Źródło: https://live.staticflickr.com/65535/52766648935_6fab4ae93b_b.jpg)
U małego niemowlęcia mikrobiom będzie prosty i mniej stabilny, niż u dorosłej osoby. Flora jelitowa nastolatka powoli się zmienia i rozwija. W trakcie tych zmian spada liczba bakterii tlenowych, a zwiększa się liczba beztlenowców. Jednak zachowania, takie jak nieodpowiednia dieta, niewystarczająca ilość snu, nadmierne obciążenie stresem, używanie alkoholu i narkotyków czy stosowanie antybiotykoterapii będzie przyczyniać się do zmniejszania liczby bakterii w świetle jelita.
Okazuje się, że są one kluczowe nie tylko ze względu na funkcje związane z układem pokarmowym (regulacja wchłaniania substancji odżywczych, wody i jonów, ochrona przed patogenami i toksynami), ale są także ważne dla modulowania rozwoju organizmu i pomocne w utrzymaniu wewnętrznej równowagi fizjologicznej. Odgrywają też ważną rolę w tolerowaniu i odpowiedzi immunologicznej na antygeny swoje i obce. Nie są one niezniszczalne i nałożenie kilku czynników, takich jak te wymienione wyżej, będą przyczyniać się do zubożenia liczebności drobnoustrojów.
Mózg z jelitami jest połączony za pomocą osi mózgowo-jelitowej i są w ścisłym kontakcie ze sobą różnymi drogami (nerwową, endokrynną, immunologiczną). Bezpośrednio z jelitami połączone są odgałęzienia współczulne i przywspółczulne autonomicznego układu nerwowego, a także X nerw czaszkowy określany inaczej nerwem błędnym. Wszystko to działa jak dwukierunkowa autostrada przesyłająca między jednym i drugim końcem komunikaty.
Bakterie zasiedlające jelita z niestrawionych resztek, produkują metabolity, które człowiek może absorbować. Ów związki mogą być wykorzystane jako paliwo lub cząsteczki sygnałowe istotne dla mikrogleju ośrodkowego układu nerwowego. Bakterie są w stanie syntetyzować też inne związki istotne w komunikacji z układem nerwowym takie jak np. kortykoliberyna (zwiększa przepuszczalność jelit w sytuacjach stresowych), histamina, serotonina, kwas gamma-aminomasłowy i te związki stanowią neurotransmitery.
Mikrobioty jelitowe będą wpływać na działanie osi podwzgórze-przysadka-nadnercza (HPA), tak ważnej dla odpowiedzi na stresory. Zaobserwowano, że jej rozwój jest zależny od kolonizacji organizmu przez bakterie w pierwszych etapach życia. W badaniach na gryzoniach, u których wyjałowiono florę bakteryjną, zaobserwowano zaburzenia w działaniu osi HPA. Zwierzęta te miały silniejszą reakcję na stresory i zaburzenia poznawcze. W doświadczeniach na myszach GF (ang. Germ free – wolne od wszelkich wykrywalnych mikroorganizmów) zaobserwowano, że zwierzęta przez całe życie miały nadreaktywność na stres, większe stężenie w surowicy krwi adrenokortykotropiny (ACTH) i kortykosteronu po ustaniu działania stresora. Przy tym zauważono niewłaściwy fenotyp behawioralny (stany lękowe, deficyty zachowań społecznych, dysfunkcje poznawcze). Co ciekawe w okresie dorastania myszy GF, kolonizacja bakteriami odwróciła dysfunkcję na stres. W przypadku kolonizacji dorosłych organizmów, ten zabieg nie przyniósł takiego efektu.
W innym eksperymencie młodym myszą (w okresie dojrzewania) przez 4 tygodnie podawano antybiotyki. Po tym czasie oceniono ich behawior (przez ten okres czasu gryzonie stały się już osobnikami dorosłymi, dojrzałymi płciowo). Zauważono zachowania podobne do zaburzeń lękowych, dysfunkcję poznawczą i zaburzenia w zachowaniach społecznych w porównaniu do myszy z grupy kontrolnej. W surowicy krwi osobników poddanych antybiotykoterapii wykryto podwyższony poziom tryptofanu, obniżony poziom kinureniny i neurotroficznego czynnika pochodzenia mózgowego (BDNF). Odnotowano też zmiany w monoaminach i metabolitach monoamin w mózgu oraz w podwzgórzowej ekspresji mRNA oksytocyny i wazopresyny. Wyniki tych eksperymentów wskazują, że zmiany we florze bakteryjnej światła jelita wywołane antybiotykoterapią w okresie adolescencji może długofalowo rzutować na funkcję mózgu i ekspresję genów.
W świetle tych doniesień można by sądzić, że przy niektórych schorzeniach psychicznych, terapia bakteriami komensalnymi mogłaby przynieść korzystne efekty, czy łagodzić objawy choroby. Terapeutyczny potencjał bakterii w leczeniu chorób psychicznych doprowadził do rozwoju terminu psychobiotyka. Obecnie większość badań klinicznych analizujących potencjalny wpływ bakterii flory jelitowej, przeprowadzono na pacjentach z zespołem jelita drażliwego (IBS), gdyż często przy tej jednostce chorobowej występują współistniejące zaburzenia lękowe i stany depresyjne.
W badaniach klinicznych kilka szczepów bakterii okazało się przydatnych w zwalczaniu objawów psychicznych związanych z tym zaburzeniem. Wśród pacjentów z zespołem chronicznego zmęczenia w badaniu klinicznym (randomizowanym z podwójnie ślepą próba) po terapii bakteriami komensalnymi, zaobserwowano zmniejszenie objawów związanych z zaburzeniami lękowymi. Z kolei w badaniach przeprowadzanych na zdrowych osobach, odnotowano wśród uczestników poprawę ogólnego nastroju i zmniejszenie odczuwanego przez nich stresu.
Źródła:
Neufeld K.-A. M., Luczynski P., Dinan T. G., Cryan J. F. 2016. Reframing the teenage wasteland: Adolescent microbiota-gut-brain axis. The Canadian Journal of Psychiatry, 61(4): 214-221
Wierzchanowska W. M., Iwanicki T. 2020. Rola mikrobiomu jelitowego w funkcjonowaniu układu nerwowego, Kosmos, 69(2): 301-311
