Izrāviens, kas maina izpratni par zarnu un smadzeņu mijiedarbību

Izrāviena pētījumā, kas pārdomā zarnu un smadzeņu saziņas veidu, pētnieki ir atklājuši to, ko viņi sauc par "neirobiotisko maņu" — jaunu sistēmu, kas ļauj smadzenēm reāllaikā reaģēt uz signāliem no mūsu zarnās dzīvojošajiem mikrobiem.

Djūka Universitātes Medicīnas skolas neirozinātnieku Diego Bohorkesa un M. Maijas Kelbereres jaunā pētījumā, kas publicēts žurnālā Nature, uzmanība pievērsta neiropodiem — sīkām maņu šūnām, kas izklāj resnās zarnas epitēliju. Šīs šūnas atpazīst izplatītu mikrobu olbaltumvielu un ātri sūta signālus uz smadzenēm, kas palīdz nomākt apetīti.

Bet tas ir tikai sākums. Komanda uzskata, ka šī neirobiotiskā sajūta varētu kalpot par plašāku platformu, lai izprastu, kā zarnas uztver mikrobus, ietekmējot visu, sākot no ēšanas paradumiem līdz garastāvoklim, un pat to, kā smadzenes var veidot mikrobiomu, reaģējot uz to.

"Mūs interesēja, vai organisms spēj atpazīt mikrobu signālus reāllaikā — ne tikai kā imūnreakciju vai iekaisuma reakciju, bet gan kā neironu reakciju, kas nekavējoties ietekmē uzvedību,"
sacīja Diego Bohorquez, PhD, medicīnas un neirobioloģijas profesors Djūka Universitātes Medicīnas skolā un pētījuma vecākais autors.

Galvenā sastāvdaļa ir flagelīns, sens proteīns, kas veido baktēriju flagellu — astes veida struktūru, ko baktērijas izmanto pārvietošanai. Kad mēs ēdam, dažas zarnu baktērijas izdala flagelīnu. Neiropodi to uztver caur receptoru, ko sauc par TLR5, un nosūta signālu caur klejotājnervu — galveno saziņas līniju starp zarnām un smadzenēm.

Komanda, ko atbalstīja ASV Nacionālie veselības institūti, izvirzīja drosmīgu hipotēzi: flagellīns no baktērijām resnajā zarnā varētu aktivizēt neiropodus un izraisīt apetīti nomācošu signālu smadzenēm – tiešu mikrobu ietekmi uz uzvedību.

Pētnieki to pārbaudīja, badojoties pelēm nakti un pēc tam injicējot nelielu flagelīna devu tieši to resnajā zarnā. Šīs peles ēda mazāk.

Kad pētnieki atkārtoja to pašu eksperimentu ar pelēm, kurām trūka TLR5 receptora, nekas nemainījās. Peles turpināja ēst un pieņēmās svarā, kas liecina, ka šis signālceļš palīdz regulēt apetīti. Atklājumi liecina, ka flagelīns caur TLR5 sūta signālu "pietiekami", ļaujot zarnām pateikt smadzenēm, ka ir pienācis laiks pārtraukt ēst. Bez šī receptora ziņojums netiek sasniegts.

Atklājumu panāca pētījuma vadošie autori Vinstons Liu (MD, PhD), Emīlija Olveja (Emily Olway), abas Veselības zinātnieku apmācības programmas maģistrantūras studentes, un pēcdotorantūras stipendiāte Naama Reihere (Naama Reicher). Viņu eksperimenti parādīja, ka šī signālceļa pārtraukšana maina peļu barošanās paradumus, kas liecina par dziļāku saikni starp zarnu mikrobiem un uzvedību.

“Raugoties nākotnē, es domāju, ka šis darbs būs īpaši noderīgs plašākai zinātnieku aprindām, izskaidrojot, kā mikrobi ietekmē mūsu uzvedību,” saka Bohorkess.
“Nākamais acīmredzamais solis ir pētīt, kā specifiskas diētas maina mikrobu sastāvu zarnās. Tas varētu būt galvenais elements tādu problēmu risināšanā kā aptaukošanās vai garīgi traucējumi.”