Artykuł ukazał się w: https://mikrobiom.wordpress.com/2016/05/19/kto-pogrywa-twoim-umyslem/
(Artykuł nie jest mój!!!)
22 mężczyzn zażywało taką samą tabletkę przez cztery tygodnie. Kiedy później z nimi rozmawiano, mówili, że odczuwali mniej stresu na co dzień, a ich pamięć wyostrzyła się. Korzyści jakich doświadczył ich ośrodkowy układ nerwowy były subtelne, jednak wyniki przedstawione na zeszłorocznym spotkaniu Towarzystwa Neurobiologi zwróciły na siebie uwagę. Powodem tego zainteresowania był fakt, że wykorzystana w badaniu tabletka nie zawierała konkretnego związku chemicznego syntetyzowanego przez branżę farmaceutyczną.
Kapsułka ta była pełna bakterii.
W powszechnej opinii – kiedyś śmiercionośni wrogowie, dziś – niezastąpieni bohaterowie. Konsumujemy jogurty z kulturami bakterii, suplementujemy probiotyki, rezygnujemy z odkażania rąk. Sądząc po zawartości półek sklepowych, wszystkie te produkty pomocne w pielęgnowaniu naszego mikrobiomowego ogrodu, stały się częścią wielkiego biznesu.
Owe bakterie nie tylko utrzymują nasze ciało w zdrowiu, ale najprawdopodobniej czynią znacznie więcej: mogą wpływać na nasz umysł. Najnowsze badania zaczęły „sprzedawać” nam kuszące sugestie o tym, jak bakterie zasiedlające jelita wpływają na działanie mózgu. W związku z tymi odkryciami rodzi się pytanie o całościowe konsekwencje dla zdrowia psychicznego: czy jesteśmy w stanie uspokoić nasz mózg dbając o rozwój naszych bakterii?
Poprzez majstrowanie w mikrobiomie jelit, naukowcom udało się zmodyfikować zachowanie zwierząt laboratoryjnych oraz kilku ludzi. Zmiany flory bakteryjnej u myszy, przeobrażały płochliwe osobniki w odważne, a nieśmiałe w towarzyskie. Szczury, które zasiedlono bakteriami pochodzącymi od osób cierpiących na depresję, rozwijały analogiczne objawy. Z kolei małe badania na ludziach sugerują, że spożywanie określonych rodzajów bakterii może wpływać na aktywność mózgu i obniżanie niepokoju. Ponieważ bakterie jelitowe potrafią wytwarzać te same substancje chemiczne, jakie komórki nerwowe wykorzystują do przesyłania sygnałów i komunikacji, wydaje się, że przedstawiona koncepcja nie jest wyssana z palca.
Wstępne wyniki wskazują, że odpowiednie bakterie w jelitach mogą poprawiać nastrój, a nawet zwalczyć poważne zaburzenia psychiczne (w tym stany lękowe i depresję), podczas gdy niewłaściwe – będą je nasilać.
Słuchając tych doniesień, mogłoby się wydawać, że nasze umysły kontrolowane są przez bakteryjnych dyrygentów. Jednak warto wziąć pod uwagę, że drobnoustroje towarzyszą nam od zarania dziejów, komórki ludzkie i bakteryjne ewoluowały wspólnie niczym para splecionych ze sobą drzew, tworząc razem harmonijny ekosystem.
Mikroorganizmy wchodzące w skład flory fizjologicznej są „naszą wrodzoną cechą”, zaznacza Kirsten Tillisch gastroenterolog z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles. Wyobrażenie, że „albo jesteśmy kontrolowani, albo sami kontrolujemy” jest dość proste, jednak staje się coraz bardziej jasne, że tak naprawdę nie ma jednego decydenta; to, co obserwujemy, to „nieustannie toczące się rozmowy między naszym ciałem a mikrobami”, mówi Tillisch.
„Podsłuchanie” konwersacji między ludzkim organizmem a bakteriami, a także odkrycie sposobu modulowania tej międzykomórkowej wymiany, która poprawiłaby zdrowie psychiczne, nie będzie łatwym zadaniem. Po pierwsze, nie znamy jeszcze dokładnego składu jakim powinien charakteryzować się zdrowy mikrobiom, ponadto może być on odmienny u różnych ludzi. Po drugie, wprowadzenie bakterii do przewodu pokarmowego i utrzymanie ich tam, nie zawsze jest proste i skuteczne. Po trzecie, nie wiemy w jaki dokładnie sposób przesyłane są informacje między mikrobami a mózgiem, choć naukowcy mają już kilka hipotez.
„Jesteśmy na wczesnym etapie badań, ale wyniki wydają się przekonujące”, mówi neurobiolog John Cryan z University College Cork w Irlandii, który stara się wyjaśnić w jaki sposób bakterie wpływają na mózg. ” Wszystko to jest trochę dziwne, a zarazem fascynujące.”
Cryan i inni naukowcy gromadzą dowody, które (jak mają nadzieję) doprowadzą do produkcji „psychobiotyków” — leków na bazie bakterii pochodzących z żywych organizmów, które mogłyby poprawiać zdrowie psychiczne.
Nie jesteśmy sami
Psychiatrę Teda Dinana, twórcę terminu „psychobiotyków”, który współpracuje z Cryanem na University College Cork, do dalszych badań zainspirowała powódź jaka wydarzyła się w maju 2000 r. w kanadyjskim mieście Walkerton. Katastrofa spowodowała zanieczyszczenie wody pitnej bakteriami Escherichia coli oraz Campylobacter, w wyniku czego ponad połowa mieszkańców cierpiała z powodu dolegliwości żołądkowo-jelitowych, a kilka osób zmarło. U większości z nich choroba trwała umiarkowanie krótko, jak podaje Dinan, średnio 10 dni. Jednak po latach, naukowcy którzy śledzili stan zdrowia mieszkańców Walkerton, zaobserwowali coś zaskakującego. „Częstość występowania depresji w tym mieście wyraźnie i znacząco wzrosła”, mówi Dinan. Rzuciło to cień podejrzenia, że infekcja mogła być przyczyną choroby.
Z depresją powiązano także inne niesławne bakterie, jak te odpowiedzialne za kiłę czy brucelozę bydła. Dinan podejrzewa, że istnieje jakiś konkretny czynnik w niezbalansowanym mikrobiomie, który może wpływać negatywnie na psychikę.
Takie możliwości, choć rodzą niepokojące pytania o wolną wolę, znajdują odzwierciedlenie u zwierząt laboratoryjnych. Myszy urodzone i wychowane w sterylnych warunkach, wykazują wiele odmiennych i dziwnych tendencji, takich jak zachowania aspołeczne, kłopoty z pamięcią czy lekkomyślność. Bakterie muszek owocowych mogą wpływać na to „kto z kim się koleguje w muszej rodzinie” (SN: 1/11/14, p. 14), a w przypadku blisko spokrewnionych gatunków os – zakłócać proces reprodukcji, uniemożliwiając ponowne ich połączenie. Opisane odkrycia dowodzą, że „za pomocą bakterii, można wpływać w szeroki i kompleksowy sposób na zachowanie”, mówi biolog ewolucyjny Seth Bordenstein z Vanderbilt University w Nashville, autor części prac o tej tematyce.
Przyglądając się liczbom, ludzkie ciało zalane jest bakteriami. Zgodnie z najnowszymi szacunkami w ludzkim organizmie znajduje się mniej więcej tyle samo komórek bakteryjnych co naszych (SN: 2/6/16, p. 6). Nie jest do końca jasne w jaki sposób mikroby przekazują sygnały do mózgu, choć naukowcy znaleźli już kilka prawdopodobnych szlaków komunikacyjnych. Pod względem chemicznym, mikroorganizmy jelitowe i mózg faktycznie porozumiewają się tym samym językiem. Składowe mikrobiomu produkują na masową skalę neuroprzekaźniki, takie jak serotonina, noradrenalina czy dopamina, wpływające na nasze samopoczucie. Bakterie mogą też zmienić sposób w jaki ośrodkowy układ nerwowy wykorzystuje te związki. Cryan mówi o mieszkańcach jelit jako „małych fabrykach wytwarzających wiele różnych neuroaktywnych substancji.”
Sygnały przesyłane między jelitami a mózgiem mogą podróżować wzdłuż nerwu błędnego, wielopasmowej autostrady łączącej te dwa narządy (SN: 11/28/15, p. 18). Mimo, że nie znamy wszystkich szczegółów odnośnie tego mechanizmu, to zdajemy sobie sprawę jak bardzo jest on ważny. Przerwanie tego połączenia u myszy skutkuje tym, że bakterie nie mają już wpływu na zachowanie tych zwierząt, jak wykazano w badaniu z 2011 r. Jednak zmiany w przesyle informacji na linii jelito-mózg mogą indukować problemy.
Inne bakterie, inne zachowanie
W nieopublikowanym jeszcze badaniu, Dinan wraz z zespołem pobierali próbki kału od osób cierpiących na depresję i przenosili pozyskane w ten sposób bakterie (nazwane przez Dinana w 2013 r. “melancholijnymi mikrobami”) na szczury. Do tej pory beztroskie gryzonie, szybko zaczęły wykazywać oznaki depresji i lęku, rezygnowały ze słodkiej wody i były bardziej nerwowe w różnych testach. „Ich zachowanie uległo dość radykalnej zmianie”, dodaje Dinan. Szczury z mikrobiomem przeszczepionym od osób zdrowych nie objawiały żadnych anomalii w zachowaniu.
Odkrycie dokonane przez zespół Cryana pokazuje, że mikrobiomy osób chorych na depresję różnią się od tych występujących u osób zdrowych, co zwiększa prawdopodobieństwo, że częściowa przyczyna leży po stronie bakteryjnego kolektywu.
OTWARTE KANAŁY
CHOĆ SZLAKI KOMUNIKACYJNE NIE SĄ W PEŁNI POZNANE, BAKTERIE BYTUJĄCE W JELITACH I KOMÓRKI MÓZGOWE MOGĄ KOMUNIKOWAĆ SIĘ MIĘDZY SOBĄ NA KILKA SPOSOBÓW. INFORMACJA PRZESYŁANA JEST WZDŁUŻ NERWU BŁĘDNEGO, PRZENOSZONA PRZEZ NEUROPRZEKAŹNIKI LUB CZĄSTECZKI PRZEMIESZCZAJĄCE SIĘ DZIĘKI UKŁADOWI IMMUNOLOGICZNEMU.
Źródło: T.G. Dinan et al/J. Psych. Res. 2015
Wyniki badań na temat transferu mikrobioty jelitowej wskazują, że depresja (a być może i inne zaburzenia psychiczne), są w pewnym sensie „zaraźliwe” — chorobę można nabyć dzięki wymianie mikrobów, które mają swój udział w jej rozwoju. Transplantacja mikrobioty stała się popularna stosunkowo niedawno jako skuteczna metoda leczenia ciężki zakażeń jelit. (SN Online: 10/16/14). Aby móc wykonać taki zabieg, dawcy bakterii przeznaczonych do przeszczepów muszą przejść serię badań wykluczających choroby zakaźne, ale Dinan zwraca uwagę, że diagnostyka powinna dotyczyć również schorzeń psychicznych.
Przeszczep flory jelitowej można porównać do ekstremalnego remontu. Ale pojawiają się także sugestie, że już wprowadzenie pojedynczych gatunków bakterii może zmienić sposób działania mózgu. Jeden z takich przykładów pochodzi z doświadczeń zespołów Cryana i Dinana. Przez miesiąc 22 zdrowych mężczyzn zażywało kapsułki zawierającej szczep Bifidobacterium longumfor. Wiązało się to z niższym poziomem odczuwanego stresu u badanych mężczyzn, w porównaniu z przyjmowaniem placebo. Mężczyźni mieli także niższe stężenie kortyzolu (hormonu związanego ze stresem) będąc pod presją, oraz wykazywali niewielką poprawę pamięci wzrokowej, co znalazło odzwierciedlenie w zapisie EEG.
Podobne odkrycia zaobserwowano wcześniej u myszy, ale nowe badania na ludziach dają większy obraz. „Najważniejsze co musimy poznać, to dokładny mechanizm działania tych bakterii”, mówi Cryan. Trzeba też dowiedzieć się czy faktycznie wiąże się to z korzyściami u osób z podwyższonym poziomem lęku. „To bardzo ekscytujące wyniki, jednak nadal na bardzo małej grupie”, ostrzega autor pracy.
Okazuje się też, że bakterie w bardziej przyjaznej formie – w jogurcie – mogą kształtować aktywność mózgu w odpowiedzi na oglądanie nieprzyjemnych obrazów. W jednym badaniu, po spożywaniu dwa razy dziennie (rano i wieczorem) przez miesiąc specjalnie przygotowanego jogurtu, u 12 zdrowych kobiet zaobserwowano obniżoną reakcję mózguw czasie przeglądania zdjęć z przerażonymi lub rozzłoszczonymi twarzami, w porównaniu z 11 uczestniczkami z grupy kontrolnej (która nie przyjmowała jogurtu).
Odpowiedź ze strony ośrodkowego układu nerwowego oceniano za pomocą fMRI (funkcjonalne obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego), który rejestruje zmiany w przepływie krwi, co jest uznawane za wskaźnik aktywność neuronalnej. „Szczególnie wyciszone były te obszary mózgu zaangażowane w przetwarzanie emocji i wrażeń bólowych”, mówi Tillisch, współautorka badania opublikowanego w 2013 r. w czasopiśmie Gastroenterology. „W tej niewielkiej grupie zaobserwowaliśmy, że mózg reagował inaczej w czasie prezentacji zdjęć.” Nie jest do końca jasne, czy taka osłabiona reakcja byłaby dobra czy zła, zwłaszcza, że uczestniczkami były zdrowe kobiety, które nie doświadczają zaburzeń lękowych. Niemniej, jak mówi Tillisch, wyniki zmuszają do zastanowienia się „czy probiotyki potrafią zmieniać nastrój i czy możemy poczuć się lepiej zażywając je?”
Jak do tej pory badania na ludziach są bardzo skąpe. Ale w połączeniu z rosnącą liczbą eksperymentów na zwierzętach, trudno całkowicie ignorować wyniki. „Większość z nas zajmujących się tą dziedziną uważa, że faktycznie coś jest na rzeczy, ale mechanizmy za tym stojące są dość skomplikowane i subtelne… w przeciwnym wypadku wszyscy bylibyśmy ich świadomi,” zaznacza Tillisch. „W końcu każdy kto przeszedł kurację antybiotykami lub zachorował na infekcję bakteryjną, czy nawet zmodyfikował swoją dietę, zauważyłby zmiany nastroju.”
Ruch dwukierunkowy
Jeśli koncepcja modulacji naszego zachowania i wpływu na układ nerwowy znajdzie ostateczne potwierdzenie, nawet gdy będzie to bardzo subtelny mechanizm, to nie znaczy jeszcze, że jesteśmy tylko biernymi uczestnikami na łasce zamieszkujących nas mikrobów. Również nasze zachowanie może kształtować społeczność mikrobiomu.
„Dość szybko w takiej rozmowie odrzucamy naszą moc i zdolność decyzyjną. Mówimy: o nie, jesteśmy na łasce bakterii, które nabyliśmy w czasie porodu od naszej mamy, i które ukształtowały się pod wpływem zażywania antybiotyków,” mówi Tillisch i dodaje „Nasze mikroby nie są naszym przeznaczeniem. To my wespół z nimi, ramię w ramię wpadamy w tarapaty.”
Jednym z najprostszych sposobów aby coś z tym zrobić jest jedzenie: wybieranie żywności bogatej w probiotyki np. jogurt lub kefir, i prebiotyki – zawierające błonnik, czosnek, cebulę czy szparagi. Prebiotyki dostarczają substancji odżywczych bakteriom, a te z kolei mają szansę odpowiednio rozwijać się w naszych jelitach – co w efekcie przynosi korzyści dla naszego zdrowia.
Żywność prebiotyczna, taka jak szparagi lub czosnek, może być pomocna w zasiedleniu jelit korzystnymi dla naszego zdrowia bakteriami.
„Sama idea, że prawidłowa dieta jest bramą do zdrowia jest stara jak świat. Przypomnij sobie znane przysłowie: Niech pożywienie będzie lekarstwem, a lekarstwo pożywieniem,” mówi Cryan. Naukowiec podejrzewa, że to nasz mikrobiom sprawia, że powyższa rada ma swoje odzwierciedlenie w rzeczywistości.
„Przeciwdziałanie stresowi może być kolejnym sposobem na zmianę mikrobiomu,” proponuje Tillisch i inni badacze. Doświadczenia na myszach wykazały, że stres, szczególnie na wczesnym etapie życia, przetasowuje jelitową społeczność, nie do końca w dobrą stronę.
Badaczka wraz ze swoim zespołem testuje wpływ rożnych technik relaksacyjnych na mikrobiom. U osób cierpiących na ból i dyskomfort związane z jelitami, praktyka medytacyjna wpłynęła na zmniejszenie tych objawów, zaobserwowano też u nich pewne zmiany w mózgu. Naukowcy podejrzewają, że medytacja może modyfikować mikrobiotę jelit, w związku z czym sprawdzają tę hipotezę w aktualnie prowadzonym projekcie.
Z kolei Bordenstein uważa, że jeśli umysł i mikrobiom wpływają na siebie nawzajem, to nie ma sensu obwiniać jednej strony. W pracy opublikowanej w czasopiśmie PLOS Biology wraz z Kevinem Theis z Wayne State University w Detroit, przedstawia argumentyza tym aby rozszerzyć definicję i pojęcie „Ja”. Jak tłumaczą akademicy, organizm zawiera drobnoustroje, które żyją w i na nim, w ogromnym konglomeracie złożonym z różnych części, zwanym holobiontem. Nadanie nazwy dla tego złożonego i zróżnicowanego konsorcjum może wpłynąć na zmianę poglądów w środowisku naukowym. „To, co powinniśmy zrobić, to włączyć drobnoustroje do koncepcji ‘me, myself and I’,” dodaje Bordenstein.
Artykuł pojawił się 2 kwietnia 2016 r. w Science News zatytułowany jako „Microbes and the Mind.”
Przypisy
- A.P. Allen et al. Towards psychobiotics for stress & cognition: Bifidobacterium Longum blocks stress-induced behavioural and physiology changes and modulates brain activity and neurocognitive performance in healthy human subjects. Society for Neuroscience annual meeting. Chicacgo, IL. October 18, 2015.
- K. Tillisch et al. Consumption of fermented milk product with probiotic modulates brain activity. Gastroenterology. Vol. 144, June 2013, p. 1394. doi: 10.1053/j.gastro.2013.02.043.
- J. K. Marshall et al. Eight year prognosis of postinfectious irritable bowel syndrome following waterborne bacterial dysentery. Gut. Vol. 59, May 2010, p. 605. doi: 10.1136/gut.2009.202234.
- J. F. Cryan and T. G. Dinan. Mind-altering microorganisms: the impact of the gut microbiota on brain and behaviour. Nature Reviews Neuroscience. Vol. 13, October 2012, p. 701. doi:10.1038/nrn3346.
- T. G. Dinan et al. Collective unconscious: How gut microbes shape human behavior. Journal of Psychiatric Research. Vol. 63, April 2015. doi: 10.1016/j.jpsychires.2015.02.021.
- S. R. Bordenstein and K. R. Theis. Host biology in light of the microbiome: Ten principles of holobionts and hologenomes. PLOS Biology. Published online August 18, 2015. doi: 10.1371/journal.pbio.1002226.
- Collins SM, Surette M, Bercik P. The interplay between the intestinal microbiota and the brain. Nat Rev Microbiol. 2012 Nov;10(11):735-42. doi: 10.1038/nrmicro2876.