Cum îi ajută microbii intestinali pe șoareci să stingă amintirile de frică?
Noile cercetări efectuate la șoareci arată cum microbii din intestine pot influența capacitatea de a învăța răspunsurile la frică. Studiul oferă indicii detaliate cu privire la mecanismele celulare și moleculare care leagă intestinul și creierul.
În ultimii 10-20 de ani, oamenii de știință au observat modul în care bacteriile care trăiesc în și asupra corpului uman influențează sănătatea.
Au apărut dovezi ale modului în care perturbarea acestor comunități microbiene se leagă de boli și chiar de schimbări comportamentale.
Aceste asociații sunt evidente și în relațiile dintre anumite tulburări autoimune și afecțiuni psihiatrice.
Persoanele cu scleroză multiplă sau boli inflamatorii intestinale (IBD), de exemplu, pot avea perturbări ale bacteriilor intestinale și pot suferi tulburări de dispoziție, anxietate și depresie.
Cu toate acestea, deși aceste investigații au confirmat existența unei axe intestin-creier, mecanismele care stau la baza acesteia au fost neclare.
Noul studiu, care apare într-un recent Natură hârtie, oferă detalii fără precedent ale proceselor celulare și moleculare care leagă microbii intestinali și celulele creierului.
„Nimeni nu a înțeles încă modul în care IBD și alte afecțiuni gastrointestinale cronice influențează comportamentul și sănătatea mintală”, spune autorul co-senior al studiului David Artis, profesor de imunologie și director de cercetare IBD la Weill Cornell Medicine din New York City.
„Studiul nostru este începutul unui nou mod de a înțelege întreaga imagine”, adaugă el.
Învățare și uitare
Pentru studiu, Prof. Artis și colegii săi au folosit șoareci pentru a afla cum afectează perturbarea microbilor intestinali celulele creierului.
Ei s-au bazat pe expertiza lor în comportamentul animalelor, secvențierea genelor și chimia celulelor.
Ancheta s-a axat pe cât de bine au putut animalele să învețe și să uite un declanșator al fricii, folosind un experiment pe care oamenii de știință îl numesc „învățarea condiționării și dispariției fricii”.
În experiment, șoarecii învață să asocieze un șoc electric la labă cu sunetul simultan al unui ton.
În cele din urmă, tonul în sine poate provoca același răspuns de teamă ca șocul electric.
După expunerea repetată la ton fără șoc electric însoțitor, șoarecii tind să uite asocierea. Acest lucru se datorează faptului că creierul lor se actualizează la faptul că amenințarea nu mai există.
Cu toate acestea, cercetătorii au descoperit că șoarecii ale căror intestine erau libere de germeni de la naștere sau ai căror microbi intestinali fuseseră foarte reduși din cauza tratamentului cu antibiotice, au arătat o reducere semnificativă a capacității de a afla că amenințarea nu mai este prezentă. Cu alte cuvinte, creierul lor nu se actualiza la noile condiții.
Gene modificate în microglia
O investigație genetică a microgliei din creierul animalelor aruncă o lumină asupra mecanismului molecular din spatele acestui efect.
Cercetătorii au analizat expresia genelor în cortexul prefrontal medial (mPFC), „o zonă a creierului cunoscută ca fiind crucială pentru învățarea extinctiei”.
Microglia sunt celule imune care trăiesc în creier și joacă numeroase roluri în dezvoltarea și funcționarea sa.
Una dintre sarcinile lor este de a ajuta la stimularea și tăierea conexiunilor dintre neuroni sau celule nervoase, pentru a remodela circuitele cerebrale.
Cercetătorii au descoperit că absența microbilor intestinali a modificat expresia genică a microgliei în mPFC la șoareci în așa fel încât să perturbe modul în care neuronii se formează în mod normal și elimină conexiunile în timpul învățării și uitării.
Echipa a constatat, de asemenea, modificări substanțiale ale substanțelor chimice ale creierului la șoarecii lipsiți de microbi intestinali, cum ar fi nivelurile modificate ale moleculelor care au un rol în afecțiunile neuropsihiatrice, cum ar fi autismul și schizofrenia.
Restaurarea bacteriilor intestinale funcționează doar la începutul vieții
Cercetătorii au efectuat, de asemenea, experimente în care au restaurat bacteriile intestinale la șoareci fără germeni la diferite vârste.
Ei au descoperit că era posibil ca acești șoareci să dezvățe un răspuns de frică condiționat, dar numai dacă și-au refăcut bacteriile intestinale imediat după naștere.
Ei au văzut acest lucru ca pe o descoperire importantă, deoarece multe afecțiuni psihiatrice asociate cu autoimunitatea au, de asemenea, legături cu problemele care apar în etapele incipiente ale dezvoltării creierului.
„Axa intestin-creier are impact asupra fiecărei ființe umane, în fiecare zi a vieții lor”, remarcă prof. Artis.
Desi este prea devreme pentru a fi sigur, co-investigatorul Dr. Conor Liston sugereaza ca, cu studii suplimentare, aceste descoperiri vor duce in cele din urma la noi tinte de tratament.
„Este ceva ce va trebui să testăm în viitor”, spune el.
„Începem să înțelegem mai multe despre modul în care intestinul influențează boli atât de diverse precum autismul, boala Parkinson, tulburarea de stres post-traumatic și depresia”.
Prof. David Artis
