Var šķist, ka mūsu smadzenes ir fiziski tālu no mūsu zarnām, taču pēdējos gados pētījumi ir devuši pārliecinošus pierādījumus, kas liek domāt, ka milzīgās mikrobu kopienas, kas koncentrējas mūsu zarnās, nodrošina savienojumu starp smadzenēm un zarnām. Zarnu mikrobioms ietekmē kognitīvās funkcijas un emocijas, ietekmē garastāvokļa un garīgās veselības problēmas un pat to, kā informācija tiek apstrādāta. Bet bija grūti saprast, kā mikroflora to dara.
Vēl nesen pētījumi par savienojumu starp zarnām un smadzenēm galvenokārt parādīja tikai korelāciju starp zarnu mikrofloras stāvokli un smadzenēs notiekošajiem procesiem. Bet jauni atklājumi palīdz radīt detalizētāku ainu, kuras pamatā ir pētījumi, kas parāda mikrobioma iesaistīšanos stresa reakcijās. Koncentrējoties uz tādām reakcijām kā baiļu sajūta un it īpaši uz to, kā laika gaitā bailes izzūd, pētnieki tagad ir izpētījuši, kā atšķiras pelēm ar samazinātu mikrofloru izturēšanās. Viņi identificēja atšķirības neironu tīklos, smadzeņu darbībā un gēnu ekspresijā, kā arī atrada īsu laika periodu pēc indivīda dzimšanas, kad tika atjaunota mikroflora, tas ir, baktēriju kolonizācija,joprojām spēj novērst uzvedības traucējumu rašanos pieaugušajiem. Viņi pat identificēja četras īpašas vielas, kas var veicināt šīs izmaiņas. Var būt pāragri prognozēt, kāda terapija varētu tikt piedāvāta, kad būsim sapratis šo saikni starp zarnu mikrofloru un smadzenēm, taču šīs īpašās atšķirības atbalsta hipotēzi par dziļām attiecībām starp abām sistēmām.
Šo mijiedarbības ar smadzenēm mehānismu noteikšana ir nopietns izaicinājums mikrobiomu izpētē, uzskata Kristofers Lovijs, Kolorado universitātes Bouldera Universitātes Integrētās fizioloģijas katedras docents. “Zinātniekiem ir dažas interesantas idejas,” viņš teica.
Koko Ču, jaunā pētījuma galvenais autors un Veila Kornela Medicīnas koledžas pētnieks, sāka interesēties par koncepciju, ka mūsu ķermenī dzīvojošie mikroorganismi var ietekmēt gan mūsu jūtas, gan rīcību. Pirms vairākiem gadiem viņa nolēma ļoti detalizēti izpētīt šo mijiedarbību sadarbībā ar psihiatriem, mikrobiologiem, imunologiem un citu jomu zinātniekiem.
Pētnieki veica klasisku vingrinājumu, lai attīstītu uzvedības prasmes ar pelēm, no kurām dažām tika dotas antibiotikas, lai dramatiski samazinātu mikrofloras daudzumu viņu ķermenī, un dažas no tām tika audzētas izolēti, lai tām vispār nebūtu mikrofloras. Visas peles vienlīdz labi iemācījās baidīties no skaņas, kam sekoja elektrošoks. Kad zinātnieki pārtrauca lietot elektriskos triecienus pelēm, parastās peles pakāpeniski iemācījās nebaidīties no skaņas. Bet "sterilajās" pelēs, kurās mikrofloras daudzums bija samazināts vai vispār nebija mikrofloras, bailes nepazuda - signāla skaņā tās, kā likums, biežāk iekrita stupors nekā parastās peles.
Aplūkojot mediālo prefrontālo garozu, smadzeņu garozas reģionu, kas apstrādā baiļu reakcijas, pētnieki pamanīja izteiktas atšķirības pelēm ar samazinātu mikrofloru: dažu gēnu aktivitāte bija zemāka. Tādas pašas sugas glia šūnas netika izstrādātas. Tā sauktie dendrītiskie muguriņas - izvirzījumi uz neironiem, kas saistīti ar informācijas apstrādes un mācīšanās procesu, parādījās retāk un biežāk pazuda. Zemāks neironu aktivitātes līmenis tika novērots vienas sugas šūnās. Rodas iespaids, ka peles bez veselīgiem mikrobiomiem nevar aizmirst par bailēm un iemācīties nebaidīties. Un pētnieki to varēja redzēt šūnu līmenī.
Pētnieki arī izvirzīja, lai noskaidrotu, kā zarnu mikrofloras stāvoklis izraisīja šīs izmaiņas. Viens no iespējamiem variantiem bija tāds, ka mikrobi sūta signālus smadzenēm caur garā nerva nervu, kas maņu signālus no gremošanas trakta pārraida uz smadzeņu stumbru. Bet pēc vagus nerva sagriešanas peļu izturēšanās nemainījās. Turklāt šķita, ka zarnu flora var izraisīt imūno reakciju, kas ietekmē smadzenes. Bet imūno šūnu skaits un procentuālais daudzums visās pelēs bija vienāds.
Tomēr pētnieki atrada četrus zarnu mikroorganismu izdalīto vielu veidus, kas ietekmē neironu savienojumus, un to daudz mazāk bija serumā, cerebrospinālajā šķidrumā un peļu izkārnījumos ar nepietiekamu mikrofloru. Dažas no šīm vielām jau ir saistītas ar neiroloģiskiem traucējumiem cilvēkiem. Pēc mikrobiologa Deivida Artisa, Veila Kornela Medicīnas koledžas iekaisuma zarnu slimību izpētes institūta direktora un pētījuma galvenā autora teiktā, viņa vadībā strādājošie zinātnieki ir ierosinājuši, ka mikroflora lielos daudzumos var atbrīvot noteiktas vielas, un dažas molekulas iekļūst smadzenes.
Reklāmas video:
Daudzās laboratorijās pieaug interese par tādu baktēriju izdalīto vielu identificēšanu, kuras ir iesaistītas signālu pārraidē no nervu sistēmas, saka Melanie Gareau, Deivisas Kalifornijas universitātes anatomijas, fizioloģijas un citoloģijas katedras docente. Šādos procesos, iespējams, ir iesaistīti daudzi metabolīti, un tiek iesaistīti metabolisma ceļi.
Kalifornijas Losandželosas Universitātes medicīnas profesors un Stresa un stresa noturības neirobioloģijas centra Oppenheimer direktors Emerāns Meijers atzīmē, ka pētījumu atklājumi par citiem traucējumiem, piemēram, depresiju, norāda arī uz saikni ar noteiktām vielām, kuras izdala mikrobi. Tomēr joprojām nav vienprātības par to, kurš no tiem veicina jebkādu pārkāpumu rašanos. Un, lai arī daudziem cilvēkiem ar smadzeņu darbības traucējumiem ir skaidri mainījusies zarnu mikroflora, bieži vien nav skaidrs, vai izmaiņas ir slimības cēlonis vai sekas, viņš saka. Izmaiņas mikrofloras stāvoklī var izraisīt neiroloģiskas problēmas, bet slimības var izraisīt arī izmaiņas mikrobioma stāvoklī.
Šajā jomā pastāv domstarpības ne tikai par mikrofloras traucējumu sekām, bet arī par veselīgu mikrofloru. “Mēs ilgi koncentrējāmies uz faktu, ka mēs varētu identificēt specifiskus baktēriju veidus, kas vai nu rada ar stresu saistītu traucējumu un slimību risku, vai arī nodrošina pret tiem izturību, un tam, iespējams, nav jābūt kādam īpašam mikrobam”Saka Lerijs. Pat veseliem cilvēkiem mikroflora ir ļoti atšķirīga. Specifiskiem mikrobiem var nebūt nozīmes, ja mikroflora ir pietiekami daudzveidīga - tāpat kā daudziem dažādiem veselīgu mežu veidiem, iespējams, viens konkrēts koku tips nav vajadzīgs.
Tomēr mikrofloras ietekmes uz nervu sistēmu izpēte ir jauna zinātnes joma, un pat nav skaidrības par to, kāds ir šis efekts. Secinājumi, kas izdarīti no iepriekšējo eksperimentu rezultātiem par to, vai mikrofloras izmaiņas veicina to, ka dzīvnieki aizmirst iemācītās prasmes un pārstāj izjust bailes, bija vai nu nepamatoti, vai pretrunīgi. Kas attiecas uz Coco Chu un viņas kolēģu izdarītajiem secinājumiem, tiem ir īpaša nozīme, jo zinātnieki var sniegt pierādījumus par īpaša mehānisma esamību, kas izraisa viņu novēroto uzvedību. Šādi pētījumi ar dzīvniekiem ir īpaši svarīgi, lai nostiprinātu skaidru saikni starp nervu sistēmu un zarnu mikrofloru, pat ja to mērķis nav atrast veidus, kā ārstēt cilvēkus, saka Kirstens Tillisch. Kalifornijas Universitātes Losandželosas Dāvida Gefena medicīnas skolas medicīnas profesors. “Veids, kā cilvēka smadzenēs notiek emociju, fizisko sajūtu un zināšanu“apstrādes”process, ir tik atšķirīgs no tā, kā tas notiek ar dzīvniekiem, tāpēc to vienkārši ir ļoti grūti pielietot,” viņa saka.
Teorētiski noteiktu vielu klātbūtne, ko atbrīvo mikroflora, varētu palīdzēt noteikt, kurš ir visneaizsargātākais pret tādiem traucējumiem kā posttraumatiskā stresa traucējumi (PTSS). Šādi eksperimenti varētu pat noteikt mijiedarbības ceļus starp smadzenēm un mikrobiomu, kurus var ietekmēt ārstēšana. "Šie eksperimenti ar pelēm vienmēr dod mums lielu cerību, ka mēs tuvojamies intervences pētījumu posmam," saka Emerans Meijers, un, izmantojot precīzas metodes, šie pētījumi bieži dod pārsteidzošus rezultātus. Bet procesi, kas notiek peļu smadzenēs, gluži neatbilst cilvēka smadzeņu darbībai. Turklāt cilvēkiem un pelēm smadzeņu un zarnu mikrofloras mijiedarbības procesi atšķiras, un šo neatbilstību pastiprina fakts, kaka viņu zarnu mikroflora ir atšķirīga patērētās pārtikas atšķirības dēļ.
Cilvēkiem iejaukšanās, lai mainītu zarnu mikrofloru, var būt visefektīvākā zīdaiņa vecumā un agrā bērnībā, kad zarnu mikroflora joprojām attīstās un smadzenēs notiek sākotnējā programmēšana, saka Mayer. Jaunākajā pētījumā pētnieki ieraudzīja īpašu laika periodu zīdaiņa vecumā, kad pelēm bija nepieciešama kopīga mikroflora, lai attīstītu spēju nomākt bailes pieaugušā vecumā. Peles, kuras pirmās trīs nedēļas bija pilnībā izolētas no mikrobu iedarbības, pēc tam ievietoja apstākļos, kur tās bija kopā ar pelēm, kurām bija parastā zarnu mikroflora. "Sterilās" peles paņēma mikrobus no citām pelēm, un rezultātā tām izveidojās bagāta mikroflora. Bet, kad viņi uzauga, un kopā ar viņiem tika veikti tie paši eksperimenti ar "atšķiršanu no bailēm",viņu rezultāti joprojām bija zemi. Tikai dažu nedēļu vecumā viņi visi bija pārāk agri, lai iegūtu normālas prasmes iemācīties apslāpēt viņu bailes.
Bet, kad tika atjaunota mikroflora jaundzimušajām pelēm, kuras pēc ievietošanas audžuvecākos saņēma bagātīgu mikrobiomu, peles izauga un izturējās normāli. Izrādījās, ka pirmajās nedēļās pēc dzimšanas mikroflora ir ļoti svarīga - un šis novērojums pilnībā atbilst universālākajai koncepcijai, saskaņā ar kuru neironu ķēdes, kas regulē spēju izjust bailes, ir jutīgas jau agrā bērnībā, saka Tillisch.
Spēja "atradināt no bailēm", ko pētīja pētnieki, evolucionāri ir pamatprasme, sacīja Artis. Zināt, kas izraisa bailes, un spēja pielāgoties, kad tas vairs nav drauds, var būt kritiska izdzīvošanai. Nespēja nomākt bailes tiek novērota arī cilvēkiem ar PTSS, un tā ir saistīta ar citiem smadzeņu darbības traucējumiem, tāpēc zinātnisko zināšanu padziļināšana par mehānismiem, kas ietekmē šo neironu tīklu, var palīdzēt izprast cilvēka pamata uzvedību un noteikt posmu ārstēšanas iespējām.
Evolūcijas mērogā cilvēku zarnu flora ir mainījusies līdz ar pilsētas iedzīvotāju skaita pieaugumu, un smadzeņu bojājumi kļūst arvien pamanāmāki. Daudzie mikrobi, kas dzīvo katrā no mums, ir attīstījušies kopā ar mūsu sugām, un ir ļoti svarīgi saprast, kā tie ietekmē fizisko un garīgo veselību, saka Lerijs. Izmantojot mikrofloru, vide var ietekmēt arī mūsu nervu sistēmu, kas vēl vairāk sarežģī smadzeņu veselības un slimību izpētes procesu.
Jeļena Renkena