anatomical

W ludzkim przewodzie pokarmowym żyją znaczne ilości mikroorganizmów. Od wielu lat wiadomo, że prawidłowy skład tej mikrobioty jest niezbędny do właściwego funkcjonowania jelit. Wyniki badań z ostatnich lat wskazują na to, że wchodzące w jej skład bakterie mogą w istotny sposób wpływać także na pracę ośrodkowego układu nerwowego.

Naukowcy obserwowali myszy, u których przeprowadzono transplantację mikrobioty kałowej. Zwierzęta zaczęły wykazywać zachowania podobne do występujących u dawców. W innych eksperymentach wykazano, że wprowadzenie do przewodu pokarmowego gatunków bakterii probiotycznych z rodzaju Lactobacillus i Bifidobacterium pozwala na złagodzenie objawów depresji i zaburzeń lękowych. Co więcej, podobny efekt zaobserwowano u ludzi. Lactobacillus sp. jest w stanie również wspomagać interakcje socjalne u myszy z wysokim poziomem stresu, jak też normalizować produkcję oksytocyny, upośledzoną wskutek nieprawidłowej diety. Inny rodzaj bakterii, Bacteroides sp., także pomaga zredukować zachowania związane z lękiem oraz zaburzenia komunikacji u tych gryzoni. Może to być wynikiem wytwarzania przez te gatunki bakterii związków działających w organizmach ssaków jako neuroprzekaźniki. Być może mikroorganizmy te oddziałują nie tylko na swoje najbliższe otoczenie, ale – poprzez pobudzenie nerwu błędnego, interakcje z układem odpornościowym albo właśnie wytwarzanie neuroprzekaźników lub ich prekursorów – także na pracę mózgu.

Na podstawie tych danych wysnuto hipotezę, iż symbiotyczne gatunki bakterii jelitowych czerpią korzyści z nasilenia u swoich żywicieli zachowań społecznych, gdyż częstsze kontakty z innymi przedstawicielami grupy sprzyjają ich rozprzestrzenianiu się w populacji, dlatego też manipulują zachowaniem swoich gospodarzy. Ma ona jednak pewien słaby punkt. Wytwarzanie substancji, które działają u ssaków jako neuroprzekaźniki wymaga bowiem przekierowania sporych ilości energii na ścieżki metaboliczne, co generuje duże koszty. Organizmy stosujące taką strategię zostałyby więc szybko wyparte przez te gatunki, które tego nie robią.

Prof. Kevin R. Foster, współautor artykułu, mówi: “Wszelkie dodatkowe koszty energetyczne zainwestowane przez bakterie wytwarzające neuroaktywne substancje chemiczne w celu manipulowania zachowaniem gospodarza sprawiają, że stają się one bardzo podatne na przegraną w konkurencji z innymi drobnoustrojami, które takiej inwestycji nie prowadzą. Warunki sprzyjające takiej manipulacji wydają się rzadko istnieć w zróżnicowanym genetycznie ekosystemie ssaczego mikrobiomu.”

Bardziej prawdopodobną hipotezą jest to, że zmiany w funkcjonowaniu ośrodkowego układu nerwowego ssaków nie są zamierzonym działaniem mikroorganizmów, a jedynie skutkiem ubocznym ich metabolizmu. Zaobserwowano bowiem, że pewne związki chemiczne, jak np. GABA, są wytwarzane także przez bakterie, które nie nie żyją w ssaczych jelitach, ale na roślinach. Te zaś, które pochodzą z przewodu pokarmowego, kontynuują produkcję tych substancji także po izolacji z naturalnego środowiska. Świadczy to, iż związki pełniące u ludzi funkcję neuroprzekaźników mogą mieć znaczenie także dla samych drobnoustrojów – np. GABA jest dla nich czynnikiem wzrostu. Produktem ubocznym metabolizmu bakterii są natomiast krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe, o których wiadomo, że wpływają na pracę ośrodkowego układu nerwowego, regulując np. odczuwanie sytości.

Nie można także wykluczyć, iż w wyniku wielu lat wspólnej ewolucji ssaków i bakterii wytworzyły się między nimi pewne zależności. Wiąże się z nią tzw. “hipoteza higieniczna”, która łączy wzrost poziomu higieny, a tym samym zmniejszenie się liczebności drobnoustrojów, ze zwiększającą się częstotliwością występowania chorób autoimmunologicznych i innych zaburzeń funkcjonowania układu odpornościowego. Metabolity bakterii mogą bowiem zapobiegać jego nadmiernej aktywacji. W sytuacji zaś gdy ich brakuje dochodzi np. do niekontrolowanego rozwoju stanów zapalnych, także w obrębie układu nerwowego, oraz do powstania związanych z tym schorzeń.

Choć coraz bardziej pewne jest, że zamieszkujące ludzki przewód pokarmowy mikroorganizmy mają istotny wpływ na funkcjonowanie całego organizmu, wciąż jest to temat słabo znany. Z pewnością dalsze intensywne badania w tym kierunku pozwolą dokładniej określić te zależności. Autorzy artykułu sugerują, że być może zrozumienie dokładnych relacji między mikrobiotą jelit a mózgiem umożliwi nawet opracowanie swoistej inżynierii tego ekosystemu, która przyniesie liczne korzyści dla zdrowia nie tylko fizycznego, ale także psychicznego.

Bibliografia:
Johnson K.V.A., Foster K.R. Why does the microbiome affect behaviour? Nature Reviews Microbiology 2018

Dodaj komentarz