Bakterie jelitowe potrafią wytwarzać substancje działające na układ nerwowy to wiadomo od lat, ale niemal wyłącznie z badań na zwierzętach. Naukowcy z University of Surrey i University of Roehampton pokazali teraz u ludzi, że genetyczny potencjał mikrobiomu jelitowego wiąże się z poziomem dwóch kluczowych neuroprzekaźników w konkretnych obszarach mózgu. Badanie opublikowano w czasopiśmie Molecular Psychiatry.
Chodzi o GABA i glutaminian – dwa chemiczne posłańcy, którymi komórki nerwowe przekazują sobie sygnały. GABA działa jak hamulec, glutaminian jak gaz. Równowaga między nimi, nazywana balansem pobudzenia i hamowania, ma znaczenie dla myślenia, emocji i neuroplastyczności, czyli zdolności mózgu do przebudowywania połączeń. Zaburzenia tego balansu wiąże się między innymi z lękiem i depresją, więc trop jest co najmniej ciekawy.
Zanim jednak ktokolwiek zacznie łączyć kropki z jogurtem probiotycznym: badanie pokazuje związki statystyczne, nie przyczynowość. Sami autorzy mocno to podkreślają.
Geny bakterii i skany mózgu u tych samych osób
Zespół przeanalizował dane 61 zdrowych kobiet w wieku 17–25 lat, zebrane przed rozpoczęciem wcześniejszego badania klinicznego. Każda uczestniczka przeszła spektroskopię rezonansu magnetycznego – nieinwazyjną metodę, która pozwala oszacować stężenie wybranych substancji chemicznych w tkance mózgowej. Naukowcy zmierzyli GABA i glutaminian w trzech regionach: korze czołowej grzbietowo-bocznej, korze obręczy przedniej i zakręcie potylicznym dolnym, odpowiedzialnym za przetwarzanie wzrokowe.
Równolegle zbadano próbki stolca metodą sekwencjonowania metagenomowego. Ważne zastrzeżenie: ta metoda pokazuje, do jakich procesów bakterie mają geny, a nie jakie substancje faktycznie produkują. To trochę jak czytanie przepisów zamiast sprawdzania, co naprawdę gotuje się w kuchni.
Połączenie tych dwóch poziomów – genów mikrobów i neurochemii mózgu u tych samych, żywych osób – odróżnia to badanie od dotychczasowej literatury. Jak mówi dr Nicola Johnstone z University of Roehampton, pierwsza autorka pracy:
„Szczególnie interesujące jest to, że udało nam się połączyć informacje z kilku różnych poziomów – geny mikrobów w jelitach, neurochemię mózgu i pomiary psychologiczne u tych samych uczestniczek. Nie twierdzimy, że konkretna bakteria jelitowa powoduje lęk albo zmienia konkretny związek chemiczny w mózgu. Ale te wyniki dają nam znacznie dokładniejsze wskazówki, które funkcje mikrobiomu mogą mieć znaczenie dla komunikacji jelita–mózg i gdzie w mózgu te zależności się ujawniają”.
Każdy region mózgu ma własny „kanał” z jelitami
Najciekawszy wniosek brzmi: związek mikrobiomu z chemią mózgu nie jest jednolity. W każdym z trzech badanych regionów wyglądał inaczej.
Najszerszy wachlarz powiązań pokazał, ku zaskoczeniu badaczy – zakręt potyliczny dolny, obszar wzrokowy włączony do badania głównie jako punkt odniesienia. Wiązał się on między innymi ze szlakami rozkładu glutaminianu, metabolizmu GABA i produkcji krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych. Kora obręczy przedniej, zaangażowana w uwagę i regulację emocji, wykazała odrębny wzorzec z udziałem szlaków glutaminianu i propionianu. A kora czołowa grzbietowo-boczna pokazała najbardziej selektywny związek – ze szlakiem produkcji GABA przez bakterie.
Prof. Kathrin Cohen Kadosh z University of Surrey, starsza autorka badania, widzi w tym zmianę obrazu całej osi jelita–mózg: „To sugeruje, że oś jelita–mózg nie jest jedną prostą drogą działającą jednakowo w całym mózgu. Widzimy obraz znacznie bardziej specyficzny regionalnie, który daje nam biologiczne szlaki do dalszych, znacznie dokładniejszych badań”.
Lęk, depresja i sen też pojawiają się w danych
Zespół sprawdził dodatkowo, czy szlaki metaboliczne bakterii wiążą się z samopoczuciem uczestniczek. Szlak rozkładający GABA wiązał się z większą skłonnością do lęku i lęku społecznego. Szlaki związane z metabolizmem tryptofanu – aminokwasu, z którego powstaje między innymi serotonina – wiązały się z objawami depresyjnymi i lękiem społecznym. A szlak produkujący propionian wiązał się z gorszą jakością snu.
To są korelacje z jednego pomiaru w czasie, wykonane na niewielkiej grupie. Nie da się z nich wywnioskować, czy bakterie wpływają na nastrój, czy może to styl życia i dieta kształtują jedno i drugie niezależnie.
Nie „neuroprzekaźnik jedzie do mózgu”, tylko coś ciekawszego
Autorki wyraźnie odcinają się od popularnego wyobrażenia, że bakterie produkują neuroprzekaźnik, który po prostu dopływa do mózgu. Komunikacja przebiega najpewniej drogami pośrednimi: przez nerw błędny, sygnały immunologiczne, barierę jelitową i inne metabolity.
„Nie sądzimy, że wyjaśnieniem jest po prostu to, że bakterie w jelitach produkują neuroprzekaźnik, który następnie dociera bezpośrednio do mózgu. Biologia jest prawdopodobnie znacznie ciekawsza” – mówi prof. Cohen Kadosh. „Nasze wyniki pomagają zawęzić listę szlaków mikrobiologicznych, które teraz trzeba przetestować eksperymentalnie”.
Sporo zastrzeżeń
Lista ograniczeń jest długa i uczciwie opisana. Grupa była mała i jednorodna – same zdrowe, młode kobiety, więc wyników nie wolno przenosić na mężczyzn, osoby starsze ani pacjentów. Część związków była słaba i nie utrzymała się przy bardziej rygorystycznych testach statystycznych. Badanie nie kontrolowało krótkoterminowych zmian diety, odstępu czasu między pobraniem próbek a skanami ani fazy cyklu menstruacyjnego. A skany mierzyły ogólny poziom substancji w tkance, nie rzeczywistą komunikację między pojedynczymi komórkami.
Kolejnym krokiem mają być większe badania podłużne i eksperymenty interwencyjne, które sprawdzą, czy zmiana konkretnych szlaków mikrobiomu faktycznie zmienia chemię mózgu. Dopiero taki wynik pozwoliłby mówić o przyczynowości i o jakichkolwiek praktycznych zastosowaniach. Na razie mamy solidną mapę dróg do sprawdzenia, nie gotową terapię.
