Skip to main content

Gut microbiota impact on brain development and plasticity.

Article Category

Article available in the folowing languages:

Pełniejsza wiedza na temat osi jelitowo-mózgowej

Mikrobiota odgrywa zasadniczą rolę w rozwoju i utrzymaniu funkcji układu odpornościowego oraz w regulacji masy ciała. Nowe dane sugerują, że mikrobiota jelitowa może mieć istotne znaczenie dla szlaku komunikacyjnego osi jelitowo-mózgowej, modulując funkcje i zachowanie mózgu.

Zdrowie

Mikrobiota jelitowa (inaczej mikroflora) to skomplikowany ekosystem drobnoustrojów, głównie bakterii, które zamieszkują nasze jelita i żyją w symbiozie z naszym organizmem. Aby przyjrzeć się bliżej związkowi między mózgiem a mikrobiomem, Paola Tognini, główna badaczka realizująca projekt GaMePLAY, przyjrzała się temu, w jaki sposób mikrobiota jelitowa moduluje rozwój i plastyczność mózgu. Pracująca na Scuola Normale Superiore w Pizie uczona zastosowała sprawdzoną metodę oceny rozwoju kory wzrokowej u myszy. Plastyczność neuronowa lub mózgowa to zdolność naszego mózgu do modyfikacji obwodów w odpowiedzi na bodźce zewnętrzne i/lub doświadczenia. Tognini skupiła się na plastyczności mózgu dorosłych osobników. Zdolność do modyfikacji jest szczególnie duża w młodych mózgach i zmniejsza się wraz z wiekiem. Tognini tłumaczy: „W naszym mózgu znajdują się pewne obszary, które wykazują plastyczność tylko w określonych okresach rozwoju postnatalnego. Kiedy ten szczególny czas młodości się kończy, obwody stają się stabilne i nie są już podatne na zmiany”. W ramach projektu GaMePLAY, który otrzymał wsparcie ze środków programu „Maria Skłodowska-Curie” badano, czy sygnały pochodzące z mikrobioty jelitowej mogą sprzyjać ponownej aktywacji plastyczności mózgu dorosłych myszy. „Aby tego dokonać, wykorzystałam jako model układ wzrokowy, ponieważ plastyczność nie występuje normalnie u zwierząt dorosłych. Co ważne, zaobserwowałam, że określone zmiany w składzie mikroorganizmów jelitowych mogą zwiększać plastyczność w korze wzrokowej mózgu dorosłych myszy. Mózgi tych zwierząt zachowywały się jak mózg młodej myszy, zmieniając się w odpowiedzi na określone bodźce”, dodaje Tognini.

Wpływ ulepszonych klatek na mikrobiotę myszy

W projekcie GaMePLAY zaobserwowano, że skład mikrobioty jelitowej zmieniał się wraz z wiekiem zwierząt, a także zależnie od typu środowiska, w którym hodowano myszy. „Myszy żyjące w środowiskach stymulujących plastyczność mózgu (nazwałabym to »proplastycznością«), mają inne mikroorganizmy niż myszy żyjące w środowisku, które nie jest stymulujące”, mówi Tognini. Te same zwierzęta były badane w różnym wieku: przed odsadzeniem, jako młode osobniki odsadzone i w wieku dorosłym. Co ciekawe, największe różnice w składzie mikrobioty pozostawały niezmienione w dorosłym życiu. „Sądzę, iż musi to być spowodowane tym, że dorosłe myszy mogą w pełni i lepiej doświadczać różnych bodźców, na które są wystawiane w klatkach”, wyjaśnia Tognini. Aby ocenić plastyczność mózgu, badaczka rejestrowała reakcje neuronów w korze wzrokowej, które odpowiadają potylicznej części mózgu. W szczególności badała plastyczność związaną z dominacją określonego oka. Chodzi tu o pewną właściwość neuronów kory wzrokowej, które reagują preferencyjnie na sygnały pochodzące z jednego z oczu. U młodej myszy możliwe jest wywołanie zjawiska plastycznego, które powoduje przesunięcie preferencji neuronu względem sygnałów wzrokowych z jednego oka na drugie. Zjawisko to nie występuje u osobników dorosłych, chyba że dorastały one w określonych warunkach środowiskowych. „W wyniku naszych badań ustaliliśmy, że hodowla myszy w stymulującym, »specjalnym środowisku« sprzyja plastyczności dominacji oka i że bakterie jelitowe odgrywają istotną rolę w tym efekcie proplastyczności”, wyjaśnia Tognini. W projekcie GaMePLAY dowiedziono możliwości reaktywacji plastyczności mózgu poprzez manipulowanie mikroorganizmami jelitowymi. Koncepcja ta ma szerokie implikacje, które nie ograniczają się wyłącznie do układów czuciowych i kory wzrokowej. „Teraz badam określone bakterie i ich cząsteczki pochodne w celu zidentyfikowania nowych probiotyków i prebiotyków. Aktualnie przenoszę te informacje do modeli chorób przedklinicznych charakteryzujących się deficytami plastyczności. Skupiam się w szczególności na zaburzeniach rozwoju neurologicznego, starając się odkryć metody, które pozwolą w przyszłości na ich leczenie”, podsumowuje Tognini.

Słowa kluczowe

GaMePLAY, plastyczność mózgu, mikrobiom, mikrobiota jelitowa, oś jelitowo-mózgowa, kora wzrokowa

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania