Microorganismele intestinale și perspectivele bolilor neurologice Partea 3

Un alt studiu al lui Parracho et al. utilizarea hibridizării fluorescente in situ a arătat niveluri crescute de Clostridiumhystolyticum la copiii cu TSA comparativ cu copiii sănătoși [85].

Clostridium histolyticum este o bacterie comună care crește în corpul uman și se găsește de obicei în gură, intestine etc. Studiile au arătat că există o anumită corelație între nivelul de Clostridium histolyticum și memorie.

În creier, există un număr mare de microorganisme care formează așa-numita „axa intestin-creier” și afectează sănătatea umană și funcția cognitivă. Studiile au arătat că Clostridium histolyticum este strâns legat de activitatea creierului. Poate afecta reacțiile biochimice și neuroreglarea creierului prin diferite căi, iar aceste efecte afectează, la rândul lor, funcția cognitivă umană.

Printre acestea, Clostridium histolyticum poate promova producerea de serotonină, un neurotransmițător care poate afecta emoțiile și cogniția. În plus, Clostridium histolyticum poate afecta și funcția receptorilor de acid gamma-aminobutiric (GABA) din creier. GABA este unul dintre cei mai importanți neurotransmițători din creier. Poate inhiba activitatea neuronilor și poate regla excitabilitatea și inhibarea creierului. Aceasta înseamnă că modificările nivelului de Clostridium histolyticum pot afecta în mod direct funcția creierului, afectând astfel capacitatea noastră cognitivă.

Un studiu publicat în 2017 a arătat că, în comparație cu subiecții cu niveluri normale de Clostridium histolyticum, subiecții cu niveluri mai scăzute de Clostridium histolyticum au avut rezultate mai proaste în sarcinile cognitive, în special în atenție și memoria de lucru. Această concluzie sugerează că nivelul de Clostridium histolyticum poate fi un factor cheie care poate afecta funcția cognitivă umană și capacitatea de memorie.

În consecință, prin schimbarea dietei, utilizarea probioticelor, reducerea stresului etc., oamenii pot fi capabili să îmbunătățească memoria și funcția cognitivă prin ajustarea nivelului de Clostridium histolyticum. În același timp, trebuie să acordăm atenție faptului că orice infecție gravă, medicamente și factori externi pot afecta echilibrul microflorei intestinale, astfel încât menținerea unor obiceiuri bune de viață, în special a unei alimentații sănătoase și a sănătății mintale, este esențială pentru a eficientiza. mentine echilibrul microecologiei intestinale.

Pe scurt, deși nivelul de Clostridium histolyticum este legat de memorie, ar trebui să căutăm în mod activ soluții, să ne îmbunătățim obiceiurile de viață, să ne ținem departe de influențele negative, să jucăm din plin potențialul nostru, să menținem o memorie bună și capacitatea cognitivă și să facem față mai bine diverse provocări. Se poate observa că trebuie să îmbunătățim memoria, iar Cistanche poate îmbunătăți semnificativ memoria deoarece poate regla și echilibrul neurotransmițătorilor, cum ar fi creșterea nivelului de acetilcolină și a factorilor de creștere, care sunt foarte importanți pentru memorie și învățare. În plus, Cistanche poate, de asemenea, să îmbunătățească fluxul sanguin și să promoveze livrarea de oxigen, ceea ce poate asigura că creierul obține suficientă nutriție și energie, îmbunătățind astfel vitalitatea și rezistența creierului.

Faceți clic pe cunoașteți suplimentele pentru a îmbunătăți memoria

Clostridiile, care sunt cunoscuți producători de propionat, au fost considerate a fi inductori ai autismului, deoarece contribuie la modificări neurologice la modelele de șobolan [86,87].

De asemenea, s-a observat că șoarecii gravide cu activarea sistemului imunitar matern indusă de bacterii intestinale (cunoscută și sub denumirea de activare imunitară maternă) produc descendenți cu simptome TSA de sociabilitate afectată și comportamente repetitive de îngropare a marmurei [85,88].

Un alt studiu care observă prevalența a patru tipuri de bacterii benefice - Bifidobacterium, Lactobacillus spp., E coli și Enterococcus - a arătat că copiii cu TSA au niveluri mult mai scăzute de Bifidobacterium, niveluri ușor mai scăzute de Enterococcus și niveluri mult mai mari de Lactobacillus, cu mai multe Bacilluspp. și mai puțin Klebsiella oxytoca [89].

Același studiu a arătat că niveluri mai scăzute de SCFA au fost găsite la copiii cu TSA și un posibil motiv ar putea fi fermentația zaharolitică mai scăzută de către bacteriile benefice. Acest lucru adaugă și mai mult la legătura dintre microbiomul intestinal și autism [90].

Ca urmare a faptului că abundența metaboliților produși de bacterii are potențialul de a afecta direct procesele neuronale, la pacienții cu TSA a fost găsită excreția urinară crescută a unui metabolit anormal de fenilalanină din specia Clostridia cunoscut sub numele de HPHPA [74].

Prin epuizarea catecolaminelor, speciile de Clostridia influențează simptomele autismului, inclusiv comportamente stereotipe, hiperactivitate și hiperreactivitate, la animalele de experiment.

Mai mult, un studiu realizat de Kang et al. folosind analiza de pirosecvențiere a genei ARNr 16S a probelor de ADN fecal a evidențiat niveluri mai scăzute de Prevotella, Coprococcus și Veillonellaceae neclasificate la copiii cu ASD [91].

Pe lângă un intestin permeabil și încorporarea anumitor alimente în dieta unei persoane, metaboliții produși de microorganismele din intestin pot influența posibilele simptome asemănătoare ASD la indivizi.

Mai mult, se știe că abundența sau scăderea anumitor microorganisme din intestin este un potențial contributor la tulburări neurologice, cum ar fi TSA, o legătură care este întărită și mai mult cu ajutorul diferitelor ipoteze.

Scleroza multiplă

SM este o afecțiune neurodegenerativă cronică inflamatorie și demielinizantă care afectează SNC și are ca rezultat leziuni necaracteristice ale creierului și măduvei spinării [92-95]. Această tulburare poate duce la oboseală, amorțeală, pierderea coordonării, vertij, pierderea vederii, amețeli, durere, disfuncție a vezicii urinare și a intestinului și chiar depresie [96]. Aproximativ 2,1 milioane de oameni sunt afectați de SM în întreaga lume.

SM duce, de asemenea, la o creștere a numărului de celule imune autoreactive care vizează SNC [97]. Deoarece microbiota intestinală contribuie la educarea sistemului imunitar și joacă un rol cheie în mai multe tulburări autoimune și metabolice, este rezonabil să se lege flora comensală intestinală de susceptibilitatea la SM.

Într-un studiu realizat de Vartanian și colab., a fost demonstrată colonizarea intestinului uman de către Clostridium perfringens tip B la o pacientă cu prima recădere a SM, iar acest lucru a relevat că toxina epsilon eliberată de acest agent patogen a condus la microangiopatie, studii similare au arătat că aceasta poate provoca în continuare BBB. perturbare, ceea ce duce la leziuni neuronale andoligodendrocite [98-102].

Când pacienții cu SM au fost comparați cu martorii, s-a observat că aceștia au o prevalență crescută a anticorpilor împotriva toxinei epsilon în serurile lor. În mod similar, Jhangi și colab. a demonstrat o creștere a concentrației de arhee Methanobrevibacter la pacienții cu SM [103].

De asemenea, a existat o notablereducție în concentrația de butiricimonas, lachnospiraceae și faecalibacterium la pacienții cu SM a comparat cu controale, iar abundența redusă de Faecalibacterium a fost remarcată la microbiomul pacienților inflamatori cu boweldiseaze [104.105].

Bacteriile Faecalibacterium prausnitzii sunt organisme producătoare de butirat care duc la o creștere a populației de celule Treg; acest lucru poate lega modificările microbiotei intestinale de dezvoltarea SM.

Un alt studiu a relevat niveluri diferite de Firmicutes, Bacteroidetes și Proteobacteria la pacienții cu SM, iar tratamentul cu vitamina D a condus la creșterea numărului de Enterobacteriaceae atât la controlul sănătos, cât și la pacienții cu SM.

Mai mult, un studiu al lui Tremlett et al. au arătat niveluri crescute de Shigella, Escherichia și Clostridium, care sunt asociate cu infecție și inflamație, și niveluri scăzute de Eubacterium rectale și Corynebacterium atunci când au fost examinați 20 de pacienți pediatrici cu MS [106].

Baranzini și colab. au examinat 71 de pacienți cu SM și 71 de martori sănătoși folosind secvențierea genezei ARNr 16S, ceea ce a relevat că pacienții cu SM au avut niveluri mai mari de Akkermansia muciniphila și Acinetobactercalcoaceticus și niveluri mai scăzute de Parabacteroides distasonis în intestin în comparație cu martorii sănătoși [107,108].

Extractele bacteriene ale speciilor din microbiota intestinală a pacienților cu SM au întărit răspunsul proinflamator al celulelor T într-un model in vitro [109]. După aceasta, când cercetătorul a transplantat bacterii intestinale din modelul de encefalomielita anautoimună (un model de șoarece indus artificial de SM), s-a observat că MSmicrobiota a agravat encefalomielita.

Mai multe studii au arătat că, în comparație cu martorii sănătoși, o scădere sau creștere a anumitor microorganisme intestinale poate fi legată de dezvoltarea SM. Mai mult, un nivel crescut al anumitor anticorpi produși ca urmare a toxinelor eliberate de microorganisme a fost observat și la pacienții cu SM.

boala Alzheimer

AD este o tulburare neurodegenerativă progresivă care include semne patofiziologice, cum ar fi afectarea cogniției și acumularea de proteină beta amiloid atipică (A) în spațiul interstițial al țesuturilor cerebrale, ducând la pierderea memoriei [110,111].

Aproximativ 44 de milioane de oameni sunt diagnosticați cu AD în întreaga lume și este mai probabil să afecteze persoanele cu vârsta peste 65 de ani. Se știe că simptomele AD se agravează în timp și duc la dificultăți de limbaj, dezorientare, schimbări de dispoziție, pierderea motivației și eșecul de a gestiona îngrijirea de sine.

Microbiota intestinală contribuie foarte mult la menținerea fiziologiei și funcțiilor normale ale gazdei; prin urmare, modificările microbiotei intestinale pot duce la modificări ale funcției creierului urmate de modificări ale comportamentului gazdei [112].

AD rămâne cea mai frecventă cauză de demență, cu 36 de milioane de cazuri raportate în 2010, un număr care se estimează că va crește la 66 de milioane până în 2030 și la 115 milioane până în 2050 [113].

Etiologia AD este evazivă și este explicată în principal ca o interacțiune între factorii genetici și de mediu [114].Un studiu al lui Bray și colab. a declarat că microbiota comensală intestinală umană modulează funcția și comportamentul creierului prin axa microbiotă-intestin-creier și, prin urmare, ar putea avea un rol în mecanismele AD [115].

După aceasta, un alt studiu care a implicat animale fără germeni și animale expuse la infecții microbiene patogene, antibiotice, probiotice și transplant de microbiotă fecală a dezvăluit un rol pentru microbiota intestinală în cunoașterea gazdei și patogeneza asociată AD [116].

Permeabilitatea crescută a intestinului și a BBB din cauza disbiozei microbiotei, precum și a dezechilibrelor din microbiota intestinală influențează patogenia AD și alte tulburări neurodegenerative.

Mai mult, bacteriile prezente în microbiota intestinală pot secreta cantități mari de amiloizi și LPS, care ar putea contribui la modularea căilor de semnalizare și la producerea de citokine proinflamatorii, care pot duce la AD [116].

În plus, mai multe studii efectuate recent la rozătoare sugerează o legătură între modificările microbiomului intestinal și depunerea de amiloid; cu toate acestea, microorganismele asociate cu AD nu au fost încă caracterizate la om [117,118]. ADN-ul a fost izolat din probe de fecale pentru compararea compoziției microbiomului intestinal la participanții cu și fără un diagnostic de demență din cauza AD.

Acest studiu a efectuat secvențierea genei ARNr 16S bacteriene pe ADN-ul izolat și s-a dezvăluit că diversitatea microbiană a scăzut și o compoziție distinctă la indivizii de control potriviți în funcție de vârstă și sex a microbiomului pacienților cu AD [119].

Îmbătrânirea este, de asemenea, un factor de risc major pentru AD și poate declanșa suprastimularea sistemului imunitar înnăscut și adaptativ, ducând la inflamație, care crește permeabilitatea intestinală și translocarea bacteriilor [120-123].

Compoziția microbiotei intestinale se modifică la vârstnici, cu o scădere a anumitor bacterii care sunt considerate benefice, inclusiv Bacteroidetes, Lactobacillus și Bifidobacterium [124–126]. Mai multe grupuri bacteriene, inclusiv Bifidobacterium, Lactobacillus și Faecalibacterium, pot modula inflamația la nivelul epiteliului intestinal [127-130].

Deoarece BBB este compromisă ca urmare a vârstei, influențează nu numai clearance-ul A din creier, ci și semnalizarea secretomă și mediată de receptor implicată în neuroinflamația care este observată în AD.

Prin urmare, se poate afirma că vârsta poate altera microbiota intestinală și poate facilita procesele inflamatorii care contribuie la efectele neuroinflamatorii în AD [131–135]. Bacteriile care locuiesc în intestin pot excreta cantități uriașe de LPS și amiloizi care pot contribui la ADpatogeneza ca un rezultat al permeabilității crescute a epiteliului tractului gastrointestinal și a BBB cu vârsta.

LPS-urile sunt o componentă importantă a membranei exterioare a bacteriilor gram-negative și s-a observat că induc caracteristicile inflamatorii și patologice observate în AD atunci când sunt perfuzate în cel de-al patrulea ventricul al modelelor experimentale de șobolan [136]. Mai mult, un studiu efectuat in vitro a sugerat că LPS-urile bacteriene potențează fibrilogeneza peptidelor A [137].

Într-un alt studiu, șoarecii care au fost tratați cu mai multe injecții intraperitoneale de LPS au fost observați a avea niveluri mai mari de A în hipocamp, precum și deficite cognitive [138]. Jaeger et al. a declarat că injecțiile intraperitoneale de LPS au crescut influxul sânge-creier și au scăzut efluxul creier-sânge la șoareci, ducând la acumularea de A [139].

În mod similar, într-un studiu care implică Bacteroides fragilis, expunerea LPS-urilor la celulele cerebrale primare umane a arătat că acestea au fost un inductor extrem de puternic al unui factor de transcripție proinflamator care a implicat un declanșator care a facilitat neurodegenerarea inflamatorie în creierul AD [140].

Mai mult decât atât, o cantitate majoră de amiloid funcțional poate fi, de asemenea, generată împreună cu LPS-uri de multe tulpini bacteriene, inclusiv E coli, Bacillus subtilis, Salmonella typhimurium, Salmonella enterica, Mycobacterium tuberculosis și Staphylococcus aureus și poate contribui la patologia AD prin acumularea de proteină pliată greșit. oligomeri și fibrile [141,142].

De asemenea, s-a emis ipoteza că amiloizii bacterieni s-ar putea scurge din tractul gastrointestinal și ar putea contribui la sarcina amiloidului sistemic și al SNC. Acești amiloizi pot induce citokine proinflamatorii, care trec prin tractul gastro-intestinal și BBB către creier, declanșând imunoreactivitate și semnalizarea mai multor componente care contribuie la neurodegenerare [143–145].

LPS-urile și amiloizii produși de microorganisme în intestin declanșează efecte inflamatorii care pot contribui la patogenia AD, ajutând la acumularea de A.

Schizofrenie

Schizofrenia este o tulburare a creierului complexă și debilitantă care are ca rezultat o combinație de anomalii comportamentale, inclusiv halucinații, iluzii, apatie, episoade recidivante de psihoză și gândire extrem de dezordonată [146,147]. Se știe că schizofrenia afectează aproximativ 21 de milioane de oameni din întreaga lume și duce la morbiditate socială și fizică [148,149].

Cauzele schizofreniei includ atât factori de mediu, cât și factori genetici. Simptomele schizofreniei încep de obicei între 16 și 30 de ani, iar bărbații sunt mai predispuși să fie afectați de boală.

Un studiu realizat de Nemani et al. a reprezentat o legătură între perturbarea microbiomului intestinal și schizofrenie [150].Schwarz et al. a observat că atunci când pacienții cu primul episod de psihoză au fost comparați cu subiecți de comparație non-psihiatrice, s-a constatat că aceștia au o abundență crescută a familiilor Lactobacillaceae, Halothiobacillaceae, Brucellaceae și Micrococcineae și o abundență scăzută a familiei Veillonellaceae [151].

Microbiota intestinală joacă, de asemenea, un rol important în reglarea neurotransmisiei, homeostaziei imune și dezvoltării creierului, iar un dezechilibru în microbiom poate duce la activarea și disfuncția imună a axei intestin-creier, contribuind în continuare la schizofrenie.

Modificările microbiotei intestinale pot reduce agenții de protecție și pot crește neurotoxinele și mediatorii inflamatori, provocând leziuni neuronale și sinaptice, care induce schizofrenie. Clostridium sporogenes produce metabolitul acid propionic indol prin degradarea triptofanului, care este esențial pentru protejarea barierei intestinale și menținerea homeostaziei monocitelor/macrofagelor și celulelor T [152].

Endotoxina bacteriană LPS poate deteriora bariera mucoasei intestinale și poate activa sistemul imunitar, provocând endotoxemie ușoară [153]. Mai mult decât atât, SCFA sunt o componentă majoră în menținerea imunității intestinale și a imunității centrale mediate de microglie [154,155], care ajută la menținerea homeostaziei imune; cu toate acestea, disfuncția unuia îl poate afecta pe celălalt, ambele influențând dezvoltarea schizofreniei [156].

În plus, schizofrenia este legată de niveluri crescute de IL-6, IL{-8 și TNF- precum și reduceri ale IL-10 antiinflamatorii [157]. Producția crescută de anticorpi ca răspuns la Saccharomyces cerevisiae, care este cunoscut a fi un marker al inflamației intestinale și creșterea markerului de translocare bacteriană sCD14 au fost identificate la pacienții cu schizofrenie [158,159].

Microbiomul intestinal joacă, de asemenea, un rol în reglarea permeabilității BBB; prin urmare, disbioza poate duce la infecția și inflamația SNC, facilitând boala [57160]. În plus, o absență a microbilor GI duce la o reducere a nivelurilor centrale de BDNF, inhibând menținerea producției de receptori de N-metil-D-aspartat (NMDAR). .

O reducere a inputului NMDAR în neuronii inhibitori GABA ajută în continuare producția glutamatergică și duce la un comportament sinaptic aberant și deficite cognitive. Deoarece se crede că NMDAR este asociat cu dezvoltarea schizofreniei și a altor boli neurologice, modificarea compoziției microbiomului poate ajuta la explicarea dezvoltării bolii [161].

Într-un alt studiu care observă o legătură între microbii intestinali și schizofrenie, cercetătorii au transferat eșantioane de microbi intestinali de subiecți schizofrenici în biomii intestinali ai unui grup de șoareci control sănătoși [162].

Transplantarea bacteriilor intestinale ale subiecților schizofrenici în șoareci de control sănătoși a indus unele simptome care erau caracteristice schizofreniei murine, inclusiv hipofuncția glutamatergică.

Modelele de șoareci au arătat, de asemenea, niveluri mai scăzute de glutamat și niveluri mai ridicate de glutamină și GABA în hipocampul creierului. Acest lucru a oferit o dovadă suplimentară a unei asocieri între modificările compoziției microbiotei intestinale și schizofrenia care a fost specifică bolii și, de asemenea, corelată cu severitatea simptomelor. Un dezechilibru în microbiom duce la activarea imună și disfuncția neuronală, ambele fiind cunoscute a fi cauze probabile ale dezvoltării schizofreniei. .

În plus, studiile au arătat că o scădere a agenților de protecție și o creștere a neurotoxinelor ar putea duce la leziuni neuronale și sinaptice observate la pacienții schizofrenici.

boala Parkinson

Boala Parkinson (PD) este o afecțiune degenerativă pe termen lung a SNC care afectează în principal neuronii producători de dopamină prezenți într-o anumită regiune a creierului cunoscută sub numele de substanța neagră. PD afectează aproximativ 7-10 milioane de persoane din întreaga lume și se știe că este de 1,5 ori mai răspândită la bărbați decât la femei. Incidența PD crește odată cu vârsta, afectând aproximativ 1% dintre persoanele cu vârsta de 60 de ani și peste [163].

Boala este caracterizată prin mai multe simptome, care includ akinezie, rigiditate musculară, tremor, bradikinezie și dificultăți de mers și de mers [164]. Pe lângă aceste trăsături motorii, alte simptome includ demența, depresia și disfuncția senzorială și autonomă. Pe lângă pierderea dopaminergică, PD se caracterizează și prin sinucleinopatie; adică depunerea polimerilor insolubili ai -sinucleinei în corpul neuronal, formând incluziuni rotunde, lamelate, eozinofile, citoplasmatice numite corpi Lewy [165].

Acești corpi Lewy sunt responsabili pentru neurodegenerarea și moartea neuronală [166,167]. Mai multe studii au demonstrat modificări în microbiota intestinală a pacienților cu PD, care pot servi atât ca biomarkeri ai PD, cât și ca posibilă declanșare a plierii greșite a -sinucleinei care declanșează neurodegenerarea la persoanele cu PD [168].

Se știe, de asemenea, că pacienții cu PD prezintă frecvent semne și simptome nemotorii ale dismotilității gastrointestinale, care pot include golirea gastrică întârziată și constipație [169–173]. Într-un studiu, microbiota intestinală a pacienților cu PD și a voluntarilor sănătoși a fost analizată utilizând ARNr 16S de mare capacitate. secvențierea genomilor bacterieni [174].

Pacienții cu PD au prezentat cantități reduse de Bacteroides massiliensis, Stoquefichus massiliensis, Bacteroides copro cola, Blautia glucanase, Dorea long catena, Bacteroides dorei, Prevotellacopri, Coprococcus eutectic și Ruminococcus callidus, Christensenella minute, Lactobacillus, Rucosaminos, Papilominos, Lactobacillus si Papilominos.

Acest model de microfloră intestinală poate declanșa inflamație locală urmată de agregarea -sinucleinei și generarea de corpi Lewy. Un alt studiu pe pacienții cu PD cu inflamație intestinală a arătat că aceștia au prezentat o creștere a expresiei ligandului bacterian specific endotoxinei TLR4, precum și a celulelor T CD3+ și a expresiei citokinelor în biopsiile de colon și o scădere a bacteriilor colonice producătoare de SCFA în comparație cu controale [175].

Asocierea dintre PD și Helicobacter pylori este cea mai studiată pe larg, iar infecția cu H pylori a fost observată a fi ridicată în rândul pacienților cu PD, provocând tulburări motorii prin împiedicarea absorbției medicamentului levodopa, care este utilizat pentru gestionarea PD [176,177]. În mod similar, s-a observat că proliferarea bacteriană intestinală subțire, o tulburare a creșterii bacteriene excesive în intestinul subțire, este asociată și cu PD.

Într-un alt studiu, o reducere semnificativă a Prevotellaceae în scaunele pacienților cu PD în comparație cu martorii a demonstrat dovezi suplimentare că disbioza microbiomului intestinal este legată de PD [178]. În plus, a fost găsită o corelație directă între abundența Enterobacteriaceae și severitatea instabilității posturale și dificultatea mersului.

De asemenea, s-a observat că pacienții cu PD suferă de permeabilitate crescută a mucoasei și de expunere sistemică la endotoxine din bacteriile coliforme [179]. În plus, bacteriile aparținând genurilor Blautia, Coprococcus, Faecalibacterium și Roseburia au fost semnificativ reduse în fecalele pacienților cu PD în comparație cu martorii, iar cele aparținând genului Ralstonia au fost semnificativ crescute în mucoasa pacienților cu PD. Într-un alt studiu pe 34 de pacienți cu PD. și 34 de controale potrivite în funcție de vârstă, probe de fecale au fost analizate utilizând gazcromatografie pentru a verifica concentrațiile de SCFA, care sunt unul dintre principalii produși metabolici ai compoziției bacteriilor intestinale și microbiotei [180].

S-a constatat că concentrațiile de SCFA sunt semnificativ reduse la pacienții cu PD în comparație cu martorii. Această reducere poate induce modificări ale ENS și poate contribui la dismotilitatea gastrointestinală la pacienții cu PD. Studiile arată că modificările pot fi induse prin modificări ale nivelurilor microorganismelor sau metaboliților produși de acestea. Aceste modificări duc la disbioza intestinală observată la pacienții cu PD, precum și la agregarea -sinucleinei, care generează în continuare corpi Lewy.

Anxietate

Anxietatea este o tulburare în care o persoană experimentează aprehensiune și frică caracterizate prin simptome fizice, cum ar fi palpitații și transpirație. Anxietatea este adesea însoțită de tensiune musculară, neliniște, oboseală și probleme de concentrare. Simptomele anxietății pot fi cronice (sau generalizate) sau acute și pot duce la atacuri de panică.

Simptomele pot diferi și ca număr, intensitate și frecvență, în funcție de persoană [181]. Se știe că prezența microbilor dăunători influențează anxietatea și depresia prin declanșarea inflamației cronice, care apare atunci când acești microbi dăunători depășesc microbii benefici din intestin. Atunci când acești locuitori dăunători ai intestinului se oprește și provoacă inflamație, ei pot activa nervul vag, ducând la simptome neuropsihologice [182].

Aceste bacterii pot produce, de asemenea, peptide despre care se știe că trimit semnale de stres, care afectează expresia genelor, precum și SNC. S-a observat că expunerea rozătoarelor la agenți patogeni microbieni în timpul fazelor lor de dezvoltare are ca rezultat comportamente asemănătoare anxietății și funcții cognitive afectate [183– 185]. Un studiu care a implicat modele murine a arătat o creștere a comportamentului similar anxietății în testele labirintului la 2 zile după expunerea la o infecție subpatogenă a Campylobacter jejuni; acest lucru a fost observat a fi semnificativ din cauza absenței unui răspuns imun în periferie [186].

Mai mult, un studiu realizat de Lyte et al. care implică Citrobacter rodentium și C jejuni a evidențiat o creștere a comportamentului asemănător anxietății la 8 ore după infecție, fără nicio diferență în ceea ce privește nivelurile de citokine plasmatice sau inflamația intestinală în comparație cu șoarecii martor [187]. Aceste studii sugerează că prezența bacteriilor dăunătoare în intestin după absența unui răspuns imun sistemic declanșează un comportament asemănător anxietății.

Astfel de comportamente au fost, de asemenea, observate în experimente care au dus la creșterea inflamației gastrointestinale [188,189]. Șoarecii cu Trichurismuris au prezentat inflamație gastrointestinală și un comportament crescut de anxietate atunci când au fost testați folosind atât teste de lumină/întuneric, cât și teste de reducere. Tratamentul care implică probioticul B longum a ajutat la normalizarea comportamentului asemănător anxietății la șoarecii infectați.

Se știe că BDNF influențează procese precum supraviețuirea și diferențierea neuronilor, formarea sinapselor funcționale și neuroplasticitatea în timpul dezvoltării și la vârsta adultă [190-192]. În modelele de infecție care se prevede că vor duce la modificări ale profilului microbiotei, s-a constatat că expresia redusă a mRNA sau a proteinei BDNF din hipocamp este asociată cu comportamente crescute asemănătoare anxietății [193].

Mai mult decât atât, disfuncția în semnalizarea GABA, care este un neurotransmițător inhibitor major în SNC, este legată de anxietate și depresie [194]. Un alt experiment folosind modele de șoarece a demonstrat prevenirea comportamentului asemănător anxietății cu o dietă bogată în grăsimi și administrarea de Lactobacillus helveticus timp de 21 de zile [195].

Când a fost efectuat același experiment folosind șoareci cu deficit de IL-10-, nu s-au observat modificări ale anxietății; aceste rezultate au dovedit rolul sistemului imunitar în axa intestin-creier. Într-un alt experiment care demonstrează că microbiota poate afecta în mod direct comportamentul, cercetătorii au efectuat transplant fecal de la șoareci BALB/c adulți fără germeni (o tulpină de șoareci cu anxietate ridicată) la șoareci adulți fără germeni NIH Swiss (o tulpină de șoareci cu anxietate scăzută) și șoarecii BALB/c au primit microbiota șoarecilor elvețieni NIH [193].

Profilul comportamental al donatorului a fost vizibil la șoarecii primitori. Deși se știe că mai multe bacterii intestinale ameliorează stresul, depresia și anxietatea, mai multe studii sugerează, de asemenea, că microbiota intestinală este un factor care contribuie la dezvoltarea comportamentelor asemănătoare anxietății. Experimentele care implică expunerea la agenți patogeni, precum și o reducere a ARNm sau a proteinei BDNF și disfuncții ale semnalizării GABA au dezvăluit o creștere a comportamentului asemănător anxietății. Numeroase studii au dezvăluit, de asemenea, posibile căi sau ipoteze care sugerează asocieri probabile ale microbiotei intestinale cu tulburările neurologice menționate mai sus (Tabelul 2).

Perspective actuale și perspectivă de viitor

Cu ajutorul unei mai bune înțelegeri a cercetării microbiomului, precum și a sprijinului strategic din diverse țări de-a lungul anilor, au fost înființate mai multe organizații și instituții care contribuie la cercetarea microbiomului intestinal. Lawson Health Research Institute, Bioaster Technology Research Institute, Broad Institute și European Society of Neurogastroenterology and Motility sunt câteva dintre organizațiile care contribuie la cercetare. Complexitatea inerentă și eterogenitatea microbiomului uman necesită realizarea unui număr crescut de experimente pentru a contracara limitările metodelor empirice în examinarea legăturilor de cauzalitate sau corelație dintre disbioză și bolile umane [197].

Până în ultimele decenii, proprietățile microbiomului uman, precum și interacțiunile gazdă-microbiotă au rămas necunoscute din cauza limitărilor tehnologiei. Numărul crescut de oportunități de cercetare în acest domeniu particular a fost oferit de dezvoltarea rapidă a tehnologiilor de cercetare biologică, care includ modele animale fără germeni, tehnici de secvențiere de generație următoare și abordări multiomice [198]. Dezvoltarea și aplicarea acestor tehnologii ajută la analiza structurii și compoziției microbiomului intestinal, precum și a funcției și asocierea acesteia cu sănătatea și boala din diferite perspective interdisciplinare.

Proiectul Human Microbiome a fost o inițiativă de cercetare a NIH din SUA [199,200]. A fost lansat în 2007 pentru a ajuta la îmbunătățirea înțelegerii florei microbiene implicate atât în ​​sănătatea umană, cât și în boli.

Consorțiul Metagenomics of the Human Intestinal Tract, finanțat de Comisia Europeană, se concentrează pe cercetarea asupra tractului GI uman și a relației dintre tractul GI uman și obezitatea și boala inflamatorie intestinală [201].

Industrializarea și comercializarea aplicațiilor relevante ale microbiomului au progresat, de asemenea, iar acest lucru a condus la înființarea mai multor companii de biotehnologie cu investiții globale considerabile. Cu cea mai recentă înțelegere a microbiomului intestinal, precum și secvențierea de generație următoare, identificarea biomarkerilor specifici asociați cu cauzalitatea tulburările pot fi ajutate.

Această identificare ne poate permite să promovăm abordări/medicamente terapeutice țintite și să ofere posibilități de depistare precoce cu o mare valoare prognostică. Medicamentele pot ajuta la tratarea cancerului, precum și a tulburărilor metabolice, neurodegenerative și psihiatrice. Lipsa unor cure eficiente și disponibilitatea limitată a medicamentelor care oferă îmbunătățiri subliniază și mai mult necesitatea de a preveni tulburările cu măsuri de diagnostic precoce care utilizează anumiți biomarkeri.

Cu toate acestea, existența mai multor variabile de confuzie în experimentele efectuate anterior demonstrează necesitatea unor dimensiuni mai mari ale eșantionului în studii care implică screeningul biomarkerului metagenomic.

Deși modelele animale sunt utilizate în experimentele preclinice pentru validarea funcțiilor anumitor specii microbiene, ele prezintă, de asemenea, câteva limitări, inclusiv faptul că genomul uman poate împărtăși mai mult de 85% din secvențele sale genomice cu genomul șoarecelui, dar modelele de expresie, funcțiile proteinelor și alți factori nu sunt la fel.

Probioticele exercită un efect benefic asupra sănătății atât a oamenilor, cât și a animalelor prin menținerea unui echilibru adecvat de microbi benefici și dăunători între tractul gastro-intestinal și sistemul imunitar. Probioticele sunt, de asemenea, implicate în sinteza și eliberarea de peptide antibacteriene și mucină formatoare de gel, care facilitează lubrifierea suprafețelor epiteliale și oferă protecție împotriva bacteriilor și antigenelor.

Aceste caracteristici prezentate de probiotice indică utilizarea lor potențială ca terapie în tulburările neurologice influențate de microbiomul intestinal. Mai mult, explorarea și evaluarea biomarkerilor pot demonstra în continuare căile de corelare care pot ajuta la înțelegerea mecanismelor care stau la baza tulburărilor. Studiile despre microbiomul intestinal își schimbă atenția de la corelare la cauzalitate pentru a aborda mecanismele prin care microbiomul influențează sănătatea gazdei.

O mai bună înțelegere a acestor mecanisme care utilizează tehnologii de secvențiere de generație următoare, printre alte tehnologii avansate, poate ajuta în continuare la dezvoltarea de noi intervenții diagnostice și terapeutice; producția de game mai largi și mai benefice de probiotice în viitor poate duce, de asemenea, la posibilități de îmbunătățire a stării de sănătate.

Concluzie

Între microbiota intestinală și gazdă există o relație reciprocă care ajută la digestie, metabolismul medicamentelor, metabolismul xenobiotic și lupta împotriva agenților patogeni și îmbunătățește funcția creierului. Deși microbiota intestinală este cunoscută a fi benefică, un dezechilibru între microbii dăunători și nedăunători poate contribui la mai multe probleme de sănătate.

Un dezechilibru în microbii intestinali, care este influențat de factori interni și externi, duce la disbioza microbiotei, ducând în cele din urmă la dezvoltarea mai multor tulburări neurologice, precum și creșterea în greutate, boli cardiovasculare și tulburări gastro-intestinale.

Tiparele de naștere, cum ar fi cezariană și nașterea normală, pot afecta compoziția microbilor intestinali. Mai multe studii au demonstrat doar posibile ipoteze sau legături în ceea ce privește un dezechilibru în compoziția microbiană și lipsește orice asociere directă cu dezvoltarea tulburărilor neurologice; astfel, sunt necesare cercetări suplimentare în fiecare domeniu respectiv.

Mulțumiri

Autorii le mulțumesc membrilor Swift Integrity Computational Lab (Dhaka, Bangladesh), o platformă virtuală pentru tinerii cercetători, pentru sprijinul acordat în timpul pregătirii acestui manuscris.

Dezvăluirea intereselor financiare și concurente

Autorii nu au afilieri relevante sau implicare financiară cu vreo organizație sau entitate cu un interes financiar sau un conflict financiar cu subiectul sau materialele discutate în acest manuscris. Nu a fost utilizată asistență pentru scriere la producerea acestui manuscris.

Acces deschis

Această lucrare este licențiată în conformitate cu Licența Atribuire-NonComercial-FărăDerivate 4.0 Licență netransportată. Pentru a vedea o copie a acestei licențe, vizitațihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/

Referințe

Au fost evidențiate lucrări de • interes deosebit; •• de interes considerabil

1. Thursby E, Juge N. Introducere în microbiota intestinală umană. Biochim. J. 474(11), 1823–1836 (2017).

2. Donaldson G, Lee S, Mazmanian S. Biogeografia intestinală a microbiotei bacteriene. Nat. Rev. Microbiol. 14(1), 20–32 (2015).

3. Zhu S, Jiang Y, Xu K și colab. Progresul cercetării microbiomului intestinal legat de tulburările creierului. J. Neuroinflammation 17(1), 25 (2020).• Discută posibile ipoteze, explicând modul în care microorganismele intestinale pot influența dezvoltarea mai multor tulburări neurologice.

4. Ghaisas S, Maher J, Kanthasamy A. Microbiomul intestinal în sănătate și boală: legătura dintre axa microbiom-intestin-creier și factorii de mediu în patogeneza bolilor sistemice și neurodegenerative. Pharmacol. Acolo. 158, 52–62 (2016).• Discută coordonarea axei microbiom-intestin-creier și o corelează cu patogeneza bolilor sistemice și neurodegenerative.

5. Mai V, Draganov PV. Progrese recente și lacune rămase în cunoștințele noastre despre asocierile dintre microbiota intestinală și sănătatea umană. World J. Gastroenterol. 15(1), 81 (2009).

6. Lozupone CA, Stombaugh JI, Gordon JI, Jansson JK, Knight R. Diversitatea, stabilitatea și rezistența microbiotei intestinale umane. Nature489(7415), 220–230 (2012).

7. Laterza L, Rizzatti G, Gaetani E, Chiusolo P, Gasbarrini A. Relația dintre microbiota intestinală și sistemul imunitar în boala grefă umană-versus-gazdă. Mediterr. J. Hematol. Infecta. Dis. 8(1), e2016025 (2016).

For more information:1950477648nn@gmail.com