Nasze magazyny
O tych zależnościach najlepiej wie mikrobiolog profesor Mark Lyte z departamentu zdrowia Uniwersytetu Technicznego w Teksasie, który od wielu lat z niesłabnącym entuzjazmem bada odchody kręgowców, a ostatnio - małp. Jednak to nie fekalia same w sobie tak bardzo interesują profesora, ale ukryte w nich formy życia. Kał małp bowiem, podobnie jak wszystkich kręgowców, zawiera bardzo duże ilości mikroflory - biliony bakterii, grzybów i wirusów, zwanych przez naukowców mikrobiomem. 
Wszystkie te „żyjątka”, bytujące w ludzkim organizmie tworzą razem coś na kształt organu, którego coraz to nowe funkcje odkrywają badacze. Profesor Lyte poświęcił niemal całą dotychczasową karierę zawodową, badając te bakterie. Było warto! Odkrył, że bakterie jelitowe produkują takie same neuroprzekaźniki, jakie powstają w mózgu. A to oznacza, że za ich pomocą komunikują się z układem nerwowym i że mogą mieć wpływ nie tylko na naszą odporność, sen czy rozmnażanie się, ale także na nasze zachowanie.
Bakterie jelitowe produkują neuroprzekaźniki. Za ich pomocą komunikują się z układem nerwowym, mogą mieć wpływ nie tylko na naszą odporność, sen czy rozmnażanie się, ale także na nasze zachowanie
To prawda, że od wielu lat wiadomo, iż pewne substancje, powstające w jelitach, mają „łączność” z mózgiem. To one przekazują do mózgu choćby informacje dotyczące regulacji apetytu - takie jak stan sytości czy trawienia. Ale dopiero w ostatnich latach zaczęto zastanawiać się nad tym, jakie znaczenie dla kondycji czy zapadalności na zaburzenia psychiczne może mieć ten mechanizm. I właściwie skąd on się bierze? Ujawnienie faktu, że za produkcję tych substancji odpowiedzialne są bakterie, było prawdziwym przełomem.
Psychoneuroimmunologia
50% podstawowych neurotransmiterów powstaje w układzie pokarmowym - to od nich zależy skuteczność działania układu obronnego.
Są one produkowane przez żyjące tam bakterie. Jeśli dostarczyć organizmowi silnie negatywnego stresu - bakterie reagują nań natychmiast i albo zmniejszają produkcję dobroczynnych neuroprzekaźników albo zaczynają produkować takie, które upośledzają reakcję obronną organizmu.
Oznacza to, że bakterie jelitowe są niezwykle czułe na pobudzenie emocjonalne, co bezsprzecznie jest kolejnym dowodem na to, że gdy one są „szczęśliwe”, nasza odporność i psychika też działają lepiej.
Zaburzenia lękowe, depresja oraz liczne zaburzenia wieku dziecięcego, takie jak autyzm czy nadpobudliwość psychoruchowa,są bezpośrednio związane z anomaliami flory bakteryjnej jelit
"Drugi mózg" w jelitach
Wiedza i uznanie dla mikroorganizmów, żyjących w ludzkim organizmie rosło z roku na rok, odkąd w 2007 r. naukowcy ogłosili plany ich skatalogowania. Każde badanie nad nimi przynosiło odkrycia, potwierdzające, jak ogromny wpływ mają na funkcjonowanie ludzkiego organizmu. Bakterie jelitowe wytwarzają witaminy, rozkładają pokarm, dzięki czemu substancje odżywcze mogą bez przeszkód być wchłaniane, a ich ilość, obecność bądź brak jest powiązana z otyłością, odpornością, stanami zapalnymi jelit oraz występowaniem skutków ubocznych zażywania rozmaitych leków.
Biorąc pod uwagę coraz to nowe zależności między mikrobiomem a działaniem ludzkiego organizmu, nikogo nie powinien dziwić fakt, że naukowcy postanowili sprawdzić, czy te mikroorganizmy mogą oddziaływać również na mózg.
Wcześniejsza wiedza wskazywała na to, że bakterie jelitowe wytwarzają znaczne ilości substancji chemicznych, ale dopiero próba ich identyfikacji umożliwiła naukowcom - a wśród nich i profesorowi Lyte’owi - odnaleźć też i takie, których neurony w ludzkim mózgu używają do komunikowania się, czyli dopaminę, serotoninę czy kwas gamma-aminomasłowy (GABA).
W toku kolejnych badań dochodzono do jeszcze bardziej niesamowitych wniosków. Okazało się bowiem, że zaburzenia jelitowe mają bezpośredni związek z częstością występowania depresji i zaburzeń lękowych. Potwierdzeniem tej tezy są, na przykład, wyniki badań z zeszłego roku, w ramach których profesor Lyte zbadał kał 55 osób i znalazł w nim szczególne bakterie, które występowały tylko w próbkach pobranych od osób ze skłonnościami depresyjnymi.
Profesor Lyte postanowił dalej zgłębiać temat i przeprowadził pewien niezwykle ciekawy eksperyment. Miał on dobitniej dowieść, czy i w jakim stopniu bakterie jelitowe wpływają na funkcjonowanie mózgu, układu nerwowego oraz czy sprawdzą się jako lek w psychiatrii.
Naukowiec przeszczepił pobrane od małpich niemowląt bakterie jelitowe do układu pokarmowego innego organizmu. I wyniki potwierdziły to, czego Lyte się spodziewał.
Okazało się, że inny zestaw bakterii w jelitach zmodyfikował kierunek rozwoju układu nerwowego! Eksperyment ten dał zatem podstawy do postawienia intrygującej tezy. „Zaburzenia lękowe, depresja oraz liczne zaburzenia wieku dziecięcego, takie jak autyzm czy nadpobudliwość psychoruchowa, są bezpośrednio związane z anomaliami flory bakteryjnej jelit”. A naprawienie tych anomalii daje szanse na zmianę funkcjonowania układu nerwowego i leczenie jego schorzeń.
Choć przeszczep mikrobiotyczny nie był inwazyjną operacją mózgu, przyniósł efekty często o niebo ją przewyższające. Mimo że zmiana „garnituru” bakterii, żyjących w ludzkich jelitach, wydaje się dość trudna - niełatwo bowiem jest dobrać te odpowiednie dla każdego pacjenta, to jednak z pewnością jest łatwiejsza do przeprowadzenia niż ingerencja w geny.
Myszy karmione bakteriami kwasu mlekowego były spokojniejsze, bardziej zrelaksowane. Zachowywały się zupełnie, tak jakby zażywały przeciwlękowy i przeciwdepresyjny prozac
„Mikronadzieje” nowoczesnej psychiatrii
Kiedy Lyte rozpoczął swoje badania nad związkiem między drobnoustrojami a mózgiem, trzy dekady temu, świat naukowy odrzucił jego tezy i przypuszczenia. Uznał za niczym niepopartą ciekawostkę, dziwactwo. Dopiero teraz sytuacja się zmieniła. W końcu uznano naukową wiarygodność siły związku między mikrobiomem a powstawaniem dysfunkcji psychicznych.
A na dowód tego we wrześniu ubiegłego roku, Narodowy Instytut Zdrowia Psychicznego przyznał naukowcowi aż cztery granty, a każdy wart milion dolarów, by mógł kontynuować swoje prace badawcze. Dzięki tym funduszom i poparciu naukowego świata dramatycznie zwiększyła się szansa na odkrycie „logiki” działania dobroczynnych mikrobów i znalezienie sposobu wpływania na nie.
- I pomyśleć - mówi Christopher Coe, jeden ze współpracowników Lyte’a - że wkrótce może wystarczyć zaledwie jeden dzień, by zdiagnozować chorobę układu nerwowego i jeszcze jeden, by za pomocą odpowiednich mikroorganizmów wyleczyć ją bezpośrednio w mózgu! W 2011 r. grupa naukowców z University College Cork w Irlandii i Mc Master University w Ontario opublikowała, w ramach Narodowej Akademii Nauk, bardzo interesujące wyniki badań. Opisali oni eksperyment, który jednoznacznie wykazuje związek bakterii żyjących w jelitach z mózgiem.
Myszy poddano testowi Porsolta, zwanego testem wymuszonego pływania. To test behawioralny, polegający na umieszczeniu zwierzęcia w cylindrycznych naczyniach z wodą i mierzeniu czasu tzw. „rozpaczy bahawioralnej”, czyli pozostawania w bezruchu, zanim mysz zacznie pływać.
Test ten zazwyczaj stosowany jest do badania skuteczności leków przeciwdepresyjnych - u zwierząt, którym się je podaje, czas „rozpaczy behawioralnej” skraca się. Tym razem jednak zespół naukowców pod kierunkiem Johna Cryana, karmił grupkę gryzoni bulionem, zawierającym bakterie Lactobacillus rhamnosus (bakterie kwasu mlekowego powszechnie występujące w przewodzie pokarmowym ludzi, które produkują ogromne ilości GABA kwasu gamma-aminomasłowego).
Bibliografia
- „Can the Bacteria in Your Gut Explain Your Mood”, Peter Andrey Smith, NYT June 23, 2015
- www.nimh.nih.gov
- www.ncbi.nlm.nih.gov
- „Gut Microbes and the Brain: Paradigm Shift in Neuroscience”, Sarkis Mazmanian, Society for Neuroscience
GABA zmniejsza aktywność układu nerwowego i z tego powodu jest używany w lekach przeciwlękowych, takich jak valium czy xanax. Okazało się, że myszy przez kilka tygodni karmione tymi bakteriami były spokojniejsze, bardziej zrelaksowane, mogły pływać znacznie dłużej, a czas „rozpaczy behawioralnej” był u nich krótszy. Zachowywały się zupełnie tak, jakby zażywały przeciwlękowy i przeciwdepresyjny prozac.
Wyniki doświadczenia sugerowały, że bakterie kwasu mlekowego w jakiś sposób zmieniły chemię neuronalną u myszy. To zburzyło dotychczasowe postrzeganie mikrobiologii przez Johna Cryana.
Dotąd badacz myślał o bakteriach jelitowych jedynie jako o przyczynie patologii neuronalnych, o zniszczeniach w obrębie układu nerwowego spowodowanych przez chorobotwórcze mikroby, takich jak w przebiegu syfilisu czy przy zakażeniu wirusem HIV. Był przekonany, że są pewne pola, które nie mają prawa być od siebie zależne, nie mogą wchodzić ze sobą w reakcje.
Mawiał, że mikrobiologia i neurologia nie wydają się mieć wiele ze sobą wspólnego. A wszystko za sprawą bariery krew-mózg, chroniącej i izolującej centralny układ nerwowy, który przepuszcza substancje odżywcze, ale nie pozwala przenikać do mózgu bakteriom i wirusom.
A teraz? Wszystko się zmieniło! Okazało się bowiem, że sygnały od dobroczynnych bakterii jednak bez trudu pokonują barierę krew-mózg i w znaczący sposób oddziałują na kondycję układu nerwowego. Niestety, nie wiadomo, w jaki sposób to się dzieje.
John Cryan przypuszcza, że prawdopodobnie mikroorganizmy żyjące w trzewiach we właściwy dla siebie sposób drażnią końcówki nerwów znajdujące się w wyściółce jelit. Stąd impuls elektryczny wędruje wzdłuż nerwu błędnego do głębokich struktur mózgu, odpowiedzialnych za nastrój oraz emocje takie jak lęk. Wkrótce po postawieniu tej hipotezy wraz z Tedem Dinanem, swoim współpracownikiem, Cryan, opublikował ją na łamach pisma „Psychiatria Biologiczna”, nazywając mikroby, wpływające na pracę mózgu, „psychobiotykami”.
