Чревна микробиота и нервна система

Оста микробиота-черва-мозък

Влиянието на чревната микробиота не се ограничава до червата, тя е и основен играч в двупосочната комуникация между червата и мозъка, т.нар. чревно-мозъчна ос. Нарушаването на здравата чревна флора е свързано с множество патологични състояния, включително неврологични разстройства като болестта на Паркинсон, ADHD, депресия, тревожност и аутизъм. Все още не е доказано дали промените в чревната микробиота са резултат от неправилно мозъчно сигнализиране, или наистина те могат да предизвикат мозъчни нарушения. Твърде вероятно влиянието да е двустранно. Известно е обаче, че няколко чревни бактерии участват в синтеза на невротрансмитери като на глутамат, серотонин, норадреналин, допамин и γ-аминомаслена киселина (GABA) и техните функции и бионаличност както в централната, така и в периферната нервна система.

Ролята на късоверижните мастни киселини

В допълнение към вагусово-медиираните пътища двупосочната комуникация между чревните микроби и централната нервна система се улеснява чрез късоверижните мастни киселини, имунната система и оста хипоталамус-хипофиза-надбъбречна жлеза (HPA). Заедно тези начини на взаимодействие на оста микробиота-черва-мозък свързват когнитивните, емоционалните и центровете за възнаграждение в мозъка с висцералните сигнали от червата.

Чревната микробиота метаболизира сложни, несмилаеми въглехидрати в дебелото черво чрез ферментация на диетични фибри и устойчиво нишесте, за да се получат късоверижни мастни киселини SCFA. Трите добре познати основни късоверижни мастни киселини, произведени в дебелото черво като крайни продукти, са бутират, пропионат и ацетат. Техните концентрации варират при отделните индивиди и контролират и предпазват от системно възпаление, както и поддържат целостта на чревната бариера чрез комуникацията между червата и мозъка.

Невроактивна Микробиота

Доказано е, че бактериите, произвеждащи късоверижни мастни киселини SCFA, активират и действат директно върху вагусния нерв, свързващ ентералната нервна система с мозъка, а въвеждането например на Lactobacillus rhamnosus в тънките черва повишава честотата на възбуждането на този нерв.

Prevotella и Bacteroides са микробни родове, принадлежащи към вида Bacteroidetes, които подобряват метаболизма на глюкозата, разграждат различни растителни полизахариди и произвеждат късоверижни мастни киселини SCFA и витамини, които са необходими за насърчаване на здравето на червата. В допълнение към тези симбиотични ефекти, метаболитите, произведени от тези микроби, са свързани с функционирането на допамина.

Lactobacillus и Bifidobacterium са два микробни рода, често използвани като пробиотици, които принадлежат съответно към типа Firmicutes и Actinobacteria.В клинично рандомизирано проучване, приложението на Lactobacillus plantarum DR7 в продължение на 12 седмици понижава стреса и тревожността при възрастни и също така намалява плазмените провъзпалителни и повишава плазмените противовъзпалителни цитокини в сравнение с плацебо група. Освен това Lactobacillus plantarum DR7 понижава плазмения кортизол, както и активността на ензимите допамин β-хидроксилаза DBH и тирозин хидроксилаза TH, важни в метаболизма на допамина.

Родът Clostridium принадлежи към типа Firmicutes и съдържа видове, за които е доказано, че са причинители на патогенни процеси при хората. Mетаболитите, произведени от някои видове Clostridia, инхибират допамин β-хидроксилазата DBH, като по този начин блокират превръщането на допамина в норепинефрин. Това причинява значително повишаване на нивата на допамин, като същевременно индиректно намалява норепинефрина. Излишъкът от метаболити на допамин води до токсично натрупване в цитоплазмата, което причинява окислително увреждане поради изчерпването на глутатиона в мозъка.

Към невроактивната микробиота спадат още следните бактерии, които влияят благоприятно на oбразуването на GABA и понижаването на кортозил, както и за образуването на триптофан.: Bifidobacterium dentium, Bifidobcterium infantis, Lactobacillus brevis, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus paracasei . Неблагоприятно действие имат Oscillibacter spp.и Alistipes spp.

Източник:

Role of Microbiota-Gut-Brain Axis in Regulating Dopaminergic Signaling – PMC