Jak střevní mikroby pomáhají myším uhasit vzpomínky na strach?

Nový výzkum na myších ukazuje, jak mohou mikroby ve střevech ovlivnit schopnost odnaučit se odezvy na strach. Studie poskytuje podrobné informace o buněčných a molekulárních mechanismech, které spojují střeva a mozek.

Vědci zkoumali úlohu střevních mikrobů při zmírňování vzpomínek na strach u myší.

Za posledních 10–20 let vědci pozorovali, jak bakterie, které žijí v lidském těle a na něm, ovlivňují zdraví.

Objevily se důkazy o tom, jak narušení těchto mikrobiálních komunit souvisí s chorobami a dokonce se změnami chování.

Tyto asociace jsou také patrné ve vztazích mezi určitými autoimunitními poruchami a psychiatrickými stavy.

Lidé s roztroušenou sklerózou nebo zánětlivým onemocněním střev (IBD) mohou například narušit střevní bakterie a zažít poruchy nálady, úzkost a depresi.

Ačkoli tato vyšetřování potvrdila existenci osy střeva a mozku, mechanismy, které ji podporují, byly nejasné.

Nová studie, která je součástí nedávné Příroda papír nabízí bezprecedentní detail buněčných a molekulárních procesů, které spojují střevní mikroby a mozkové buňky.

"Nikdo dosud nepochopil, jak IBD a další chronické gastrointestinální stavy ovlivňují chování a duševní zdraví," říká spoluautor studie David Artis, profesor imunologie a ředitel výzkumu IBD na Weill Cornell Medicine v New Yorku.

"Naše studie je začátkem nového způsobu, jak porozumět celému obrazu," dodává.

Učení a zapomínání

Pro studii profesor Artis a kolegové pomocí myší zjistili, jak narušení střevních mikrobů ovlivňuje mozkové buňky.

Čerpali ze svých odborných znalostí v oblasti chování zvířat, sekvenování genů a buněčné chemie.

Vyšetřování se zaměřilo na to, jak dobře se zvířata dokázala naučit a zapomenout na spouštěč strachu pomocí experimentu, který vědci nazývají „učení strachu a vyhynutí“.

V experimentu se myši učí spojovat elektrický šok na tlapce se současným zněním tónu.

Tón sám o sobě může nakonec vyvolat stejnou reakci na strach jako elektrický šok.

Po opakovaném vystavení tónu bez doprovodného úrazu elektrickým proudem mají myši tendenci zapomínat na asociaci. Je to proto, že jejich mozky se aktualizují na skutečnost, že hrozba již neexistuje.

Vědci však zjistili, že myši, jejichž vnitřnosti byly od narození bez choroboplodných zárodků nebo jejichž střevní mikroby byly výrazně sníženy díky léčbě antibiotiky, prokázaly výrazné snížení schopnosti zjistit, že hrozba již neexistuje. Jinými slovy, jejich mozky se neaktualizovaly podle nových podmínek.

Změněné geny v mikrogliích

Genetické vyšetřování mikroglií v mozku zvířat vrhlo světlo na molekulární mechanismus za tímto účinkem.

Vědci zkoumali genovou expresi v mediální prefrontální kůře (mPFC), „oblasti mozku, o které je známo, že je klíčová pro učení vyhynutí“.

Mikroglie jsou imunitní buňky, které žijí v mozku a hrají při jeho vývoji a fungování řadu rolí.

Jedním z jejich úkolů je pomáhat stimulovat a prořezávat spojení mezi neurony nebo nervovými buňkami, aby předělal mozkové obvody.

Vědci zjistili, že absence střevních mikrobů změnila genovou expresi mikroglií v mPFC myší takovým způsobem, že narušila, jak se neurony normálně tvoří, a eliminovala spojení během učení a zapomínání.

Tým také zjistil podstatné změny v chemických látkách v mozku u myší bez střevních mikrobů, jako jsou změněné hladiny molekul, které mají roli v neuropsychiatrických stavech, jako je autismus a schizofrenie.

Obnova střevních bakterií funguje pouze na začátku života

Vědci také provedli experimenty, ve kterých obnovili střevní bakterie u myší bez bakterií v různých věkových skupinách.

Zjistili, že je možné, aby se tyto myši odnaučily podmíněnou reakci strachu, ale pouze v případě, že obnoví své střevní bakterie hned po narození.

Považovali to za důležitý nález, protože mnoho psychiatrických stavů spojených s autoimunitou má také souvislost s problémy, které se vyskytují v raných fázích vývoje mozku.

"Osa střeva a mozku ovlivňuje každého člověka, každý den jeho života," poznamenává profesor Artis.

I když je jisté, že je příliš brzy, spoluřešitel Dr. Conor Liston naznačuje, že s dalšími studiemi tato zjištění nakonec povedou k novým cílům léčby.

"To je něco, co budeme muset otestovat do budoucna," říká.

"Začínáme více chápat, jak střeva ovlivňuje nemoci tak různorodé, jako je autismus, Parkinsonova choroba, posttraumatická stresová porucha a deprese."

Prof.David Artis