Otkriven izravni dijalog između crijevne mikrobiote i mozga
Nusproizvodi crijevne mikrobiote cirkuliraju u krvotoku, regulirajući fiziološke procese domaćina, uključujući imunitet, metabolizam i moždane funkcije. Znanstvenici s Instituta Pasteur, Inserma i CNRS-a otkrili su da neuroni hipotalamusa u životinjskom modelu izravno otkrivaju varijacije u aktivnosti bakterija i u skladu s tim prilagođavaju apetit i tjelesnu temperaturu. Ovi nalazi pokazuju da se odvija izravni dijalog između crijevne mikrobiote i mozga, što je otkriće koje bi moglo dovesti do novih terapijskih pristupa za rješavanje metaboličkih poremećaja kao što su dijabetes i pretilost.
Crijeva su najveći tjelesni rezervoar bakterija. Sve veći broj dokaza otkriva stupanj međuovisnosti između domaćina i njihove crijevne mikrobiote, te naglašava važnost osovine crijeva-mozak. Na Institutu Pasteur neurobiolozi iz Jedinice za percepciju i pamćenje, imunobiolozi iz Jedinice za mikrookoliš i imunitet i mikrobiolozi iz Jedinice za biologiju i genetiku bakterijske stanične stijenke podijelili su svoju stručnost kako bi istražili kako bakterije u crijevima izravno kontroliraju aktivnost određenih neurona u mozgu.
Znanstvenici su se usredotočili na receptor NOD2 (nukleotidna oligomerizacija domene) koji se nalazi unutar imunoloških stanica. Ovaj receptor otkriva prisutnost muropeptida, koji su građevni blokovi bakterijske stanične stijenke. Štoviše, prethodno je utvrđeno da su varijante gena koji kodira NOD2 receptor povezane s probavnim poremećajima, uključujući Crohnovu bolest, kao i neurološkim bolestima i poremećajima raspoloženja. Međutim, ovi podaci nisu bili dovoljni da pokažu izravnu vezu između neuronske aktivnosti u mozgu i aktivnosti bakterija u crijevima. To je otkrio konzorcij znanstvenika u novoj studiji.
Koristeći tehnike snimanja mozga, znanstvenici su u početku primijetili da NOD2 receptor kod miševa eksprimiraju neuroni u različitim dijelovima mozga, a posebno u regiji poznatoj kao hipotalamus. Nakon toga su otkrili da je električna aktivnost ovih neurona potisnuta kada dođu u kontakt s bakterijskim muropeptidima iz crijeva. "Muropeptidi u crijevima, krvi i mozgu smatraju se markerima bakterijske proliferacije", objašnjava Ivo G. Boneca, voditelj odjela za biologiju i genetiku odjela za bakterijske stanične stijenke na Institutu Pasteur. Suprotno tome, ako je NOD2 receptor odsutan, ti neuroni više nisu potisnuti muropeptidima. Posljedično, mozak gubi kontrolu nad unosom hrane i tjelesnom temperaturom. Miševi dobivaju na težini i podložniji su razvoju dijabetesa tipa 2, osobito kod starijih ženki.
U ovoj studiji znanstvenici su demonstrirali zadivljujuću činjenicu da neuroni izravno percipiraju bakterijske muropeptide, dok se smatralo da je taj zadatak prvenstveno dodijeljen imunološkim stanicama. "Izvanredno je otkriti da fragmenti bakterija djeluju izravno na moždani centar jednako strateški kao što je hipotalamus, za koji je poznato da upravlja vitalnim funkcijama kao što su tjelesna temperatura, reprodukcija, glad i žeđ", komentira Pierre-Marie Lledo, znanstvenica i voditeljica Jedinice za percepciju i pamćenje Instituta Pasteur.
Čini se da neuroni otkrivaju aktivnost bakterija (proliferaciju i smrt) kao izravni pokazatelj utjecaja unosa hrane na crijevni ekosustav. "Prekomjeran unos određene hrane može potaknuti nerazmjeran rast određenih bakterija ili patogena, ugrožavajući tako crijevnu ravnotežu", kaže Gérard Eberl, voditelj odjela za mikrookoliš i imunitet na Institutu Pasteur.
Utjecaj muropeptida na neurone hipotalamusa i metabolizam postavlja pitanja o njihovoj potencijalnoj ulozi u drugim moždanim funkcijama i može nam pomoći razumjeti vezu između određenih bolesti mozga i genetskih varijanti NOD2. Ovo otkriće utire put novim interdisciplinarnim projektima na granici između neuroznanosti, imunologije i mikrobiologije, te u konačnici, novim terapijskim pristupima bolestima mozga i metaboličkim poremećajima kao što su dijabetes i pretilost.
Izvor: EurekAlert!