Stiai ca microbiomul intestinal joaca un rol esential în sanatatea creierului, starea de spirit si comportament?
Axa microbiota-intestin-creier este un mecanism de semnalizare bidirecțional între tractul gastrointestinal și sistemul nervos central.
Complexitatea ecosistemului intestinal este extraordinară; cuprinde peste 100 de trilioane de celule microbiene care locuiesc în intestinul subțire și gros, iar această interacțiune între microbiotă și epiteliul intestinal poate provoca modificări fiziologice în creier și poate influența starea de spirit și comportamentul.
În prezent, s-a pus accent pe modul în care astfel de interacțiuni afectează sănătatea mintală.
Dovezile indică faptul că microbiota intestinală este implicată în tulburări neurologice și psihiatrice. Aceast articol acoperă dovezi despre influența microbiotei intestinale asupra creierului și comportamentului în boala Alzheimer, demență, anxietate, tulburare de spectru autist, tulburare bipolară, tulburare depresivă majoră, boala Parkinson și schizofrenie.
Introducere
Microbiota intestinală influențează creierul și poate fi implicată în tulburări neuropsihiatrice, parțial prin modularea disponibilității triptofanului circulant, a serotoninei, a chinureninei și a acizilor grași cu lanț scurt (SCFA), precum și a permeabilității și activării barierei hemato-encefalice, a celulelor imune periferice și a celulelor gliale ale creierului.
Axa intestin-creier implică o cale de semnalizare biochimică între tractul gastrointestinal (GI) și sistemul nervos central (SNC). Atunci când structura GI este compromisă, funcționalitatea barierei de protecție este afectată, ducând la creșterea permeabilității intestinale și, în consecință, la pătrunderea unor substanțe care pot altera funcțiile fiziologice.
Aceste evenimente duc la activarea răspunsului imun înnăscut, ducând la niveluri cronice ridicate de mediatori ai inflamației despre care se știe că declanșează boli, inclusiv un spectru larg de boli psihiatrice.
S-a sugerat că procesele de disbioză intestinală și deficitele neurologice sunt legate prin inflamație cronică scăzută, inclusiv stimularea inflamatorie directă, producerea de mediatori proinflamatori și pierderea funcției de reglare imună.
Tulburările neuropsihiatrice și inflamația sunt strâns legate.
Microbiota intestinală: efectele prebioticelor, probioticelor și sinteza metaboliților triptofanului
Microbiota intestinală cuprinde un ecosistem compact și divers, care conține aproximativ 1.000 până la 5.000 de specii diferite, dintre care 99% aparțin fililor Firmicutes , Bacteroidetes , Proteobacteria și Actinobacteria .
Această comunitate cuprinde peste 100 de trilioane de celule microbiene care locuiesc în intestinul subțire și gros, care este estimat a fi de 10 ori mai mare decât numărul tuturor celorlalte celule din corpul uman.
În mod similar, există aproape 3,3 milioane de gene microbiene intestinale, ceea ce reprezintă de 150 de ori numărul de gene din genomul uman.
SCFA sunt metaboliții esențiali derivați de microbi intestinali formați din compuși dietetici și de mediu, inclusiv acetat, propionat și butirat, precum și metaboliții triptofanului, care includ acid indol-3-acetic, acid indol 3-propionic, indol-3-acetaldehidă, acid indol acrilic și indol-3-aldehidă.
Prebiotice
Prebioticul este definit ca „un substrat care este utilizat selectiv de microorganismele gazdă, conferind un beneficiu pentru sănătate.
Proprietățile de sănătate ale prebioticelor includ beneficii pentru tractul gastro-intestinal, cum ar fi inhibarea agenților patogeni și stimularea imunității; beneficii asupra metabolismului cardiac, cum ar fi scăderea nivelului lipidelor din sânge și efectele rezistenței la insulină; și beneficii pentru sănătatea mintală, cum ar fi metaboliții care influențează funcția creierului, scad permeabilitatea, scad neuroinflamația etc.
O dietă tipică de prebiotice include inulină (sfeclă de zahăr, praz și sparanghel), fructooligozaharide (banane, ceapă, rădăcină de cicoare, usturoi, sparanghel și praz), galactooligozaharide (linte, fasole, caju și fistic), amidon rezistent banane, fasole, mazăre și linte) și fibre solubile (fructe, legume, ovăz, fasole, mazăre și linte).
Studiile au arătat că suplimentarea cu prebiotice reduce sensibilitatea la stres, anxietatea și comportamentul depresiv, crește expresia factorului neurotrofic derivat din creier (BDNF) și îmbunătățește cogniția. În studiile clinice, suplimentarea cu prebiotice a crescut nivelurile de SCFA, simptome de comportament social și modele de somn îmbunătățite la pacienții cu tulburări din spectrul autist (ASD), și niveluri reduse de anxietate la pacienții cu sindrom de colon iritabil.
Probiotice
Probioticele sunt definite ca „microorganisme vii care, atunci când sunt distribuite în cantități adecvate, oferă un beneficiu pentru sănătate gazdei.
Studiile preclinice au demonstrat că administrarea cronică de probiotice poate reduce comportamentul de anxietate și depresie și poate normaliza producțiile fiziologice asociate, cum ar fi nivelurile de corticosteron, noradrenalina și BDNF, precum și funcția imună.
Atât prebioticele cât si probioticele sunt benefice pentru sanatatea noastra atata timp cat ele sunt administrate corect si cunoscut în prealabil statusul microbiotei.
Statusul microbiotei, se poate analiza prin intermediul testului GI MicroBiome, un test de generatie urmatoare NGS. Singurul test de microbiom care evalueaza în plus, si nivelurile neuro-transmitatorilor ( serotonina, dopamina, triptofa, GABA, histamina, histidina etc)
Metaboliți probiotici (acizi grași cu lanț scurt: acetat, butirat și propionat)
Fibrele, proteinele și peptidele solubile, care nu sunt degradate în intestinul subtire de către enzimele digestive, sunt metabolizate de microbiota intestinală în cecum și colon.
Produsele lor principale sunt SCFA, inclusiv acetat, propionat și butirat.. Butiratul este principala sursă de energie pentru colonocite și protejează împotriva cancerului colorectal și a inflamației.
Probioticele în sinteza metabolitului triptofanului
Aminoacidul esențial triptofan este un component comun al alimentelor pe bază de proteine, inclusiv ouăle, peștele, carnea și brânza.
Metabolismul triptofanului urmează trei căi esențiale în tractul gastro-intestinal: în primul rând, microbiota intestinală poate metaboliza triptofanul în liganzi ai receptorului de hidrocarburi arii (AhR); în al doilea rând, calea kinureninei; și în al treilea rând, calea serotoninei (5-hidroxitriptamină) în celulele enterocromafine prin triptofan hidroxilază.
Conceptul de neuroinflamație este caracterizat prin activarea celulelor microgliale și prezența leucocitelor infiltrante periferice în parenchimul SNC.
Când celulele microgliale sunt în homeostază, ele nu produc mediatori proinflamatori. În consecință, în creier nu există celule imune periferice infiltrante și nu apare neuroinflamația.
Căi potențiale de comunicare între microbiota intestinală și creier
Nervul vag
Nervul vag este principalul constituent al sistemului nervos parasimpatic și este cea mai directă cale intermediară între intestin și creier (80% fibre aferente și 20% fibre eferente). Fibrele aferente din nervul vag nu traversează stratul epitelial al peretelui digestiv și nu sunt în comunicare directă cu microbiota luminală intestinală.
Celulele enteroendocrine interacționează cu aferentele vagale fie direct, prin eliberarea serotoninei, care activează receptorii 5-hidroxitriptamina-3 din fibrele aferente vagale, fie prin hormonii intestinali.
Sistemul imunitar și compușii bacterieni
Există o concentrație mare de celule ale tractului gastrointestinal în sistemul imunitar, iar aceste celule imunitare sunt în comunicare constantă cu trilioane de celule microbiene care locuiesc în intestinul subțire și gros.
Celulele caliciforme epiteliale secretă mucine vâscoase protectoare, care formează straturi de mucus, iar interacțiunea gazdă-microbiotă are loc în această interfață. Sistemul imunitar intestinal menține toleranța la comensali și imunitatea la bacteriile patogene, iar dezechilibrul dintre sistemul imunitar al gazdei și microbiotă modulează inflamația și poate contribui la mai multe boli.
Mai mulți compuși bacterieni, cum ar fi peptidoglicanul, acidul lipoteicoic (un constituent al peretelui celular al bacteriilor Gram-pozitive), LPS (un constituent al peretelui celular al bacteriilor Gram-negative), flagelul (motilitatea), pilusul (care mediază atașarea). de bacterii către celule), ADN și fragmente de perete celular sunt considerate modele moleculare asociate agentilor patogeni.
Modelele moleculare asociate patogenului sunt recunoscute de receptorii de recunoaștere a modelelor și receptorii de non-recunoaștere a modelelor, care sunt constituenți esențiali ai sistemului imunitar.
Sentirea modelelor moleculare asociate patogenilor de către receptorii imunitari declanșează o cascadă de căi de semnalizare care activează mai mulți factori de transcripție și stimulează producția de mediatori pro-inflamatori. Acești mediatori includ citokine, chemokine și peptide antimicrobiene, care sunt necesare pentru eliminarea agenților patogeni invadatori.
Acest răspuns imun-gazdă crește permeabilitatea intestinală, facilitând trecerea substanțelor în fluxul sanguin, determinând o reacție inflamatorie sistemică care duce la creșterea permeabilității, care declanșează activarea celulelor microgliale.
Metabolismul triptofanului
Triptofanul este un aminoacid esențial care poate fi metabolizat de microorganismele din tractul gastrointestinal în mai multe molecule. Microbiota intestinală afectează creierul și poate fi implicată în tulburări neuropsihiatrice prin modularea nivelurilor circulante de triptofan.
Acizi grași cu lanț scurt
Sursa primară de SCFA este fermentarea fibrelor microbiene, în timp ce alimentele fermentate pot fi o sursă secundară. Sursele endogene de SCFA includ metabolismul gazdei a acizilor grași cu lanț lung, piruvatul în acetat și descompunerea proteinelor de către microbiotă.
Axa microbiota-intestin- creier si tulburarile neurpsihiatrice
Boala Alzheimer și demența
Boala Alzheimer este un tip ireversibil de demență care declanșează tulburări ale creierului și cauzează probleme de memorie și gândire, care în cele din urmă afectează activitățile vieții de zi cu zi.
Patologia caracteristică a creierului include depunerea plăcii de amiloid și hiperfosforilarea proteinei tau în creier.
Boala Alzheimer poate fi clasificată ca familială (5% din toate cazurile) sau sporadică (95%).
Infecția joacă un rol în patologia bolii cu debut tardiv în boala Alzheimer sporadică. Mai multe studii au sugerat că agenții infecțioși, inclusiv viruși, paraziți, bacterii și ciuperci, sunt factori de declanșare ai dezvoltării patologiei bolii Alzheimer.
Ipoteza infecției nu este o idee nouă; Însuși Aloysius Alzheimer (1864-1915) a propus că microorganismele ar putea fi implicate în progresia bolii.
Anxietate
Majoritatea dovezilor care demonstrează o asociere între anxietate și axa microbiotă-intestin-creier provin din studii preclinice.
Unele studii privind administrarea de probiotice au găsit îmbunătățiri ale măsurilor specifice de anxietate. O meta-analiză a studiilor controlate randomizate a evaluat eficacitatea probioticelor pentru comportamentul anxioasă și nu a găsit nicio diferență semnificativă între probiotice și placebo în atenuarea simptomelor de anxietate.
Tulburarea spectrului autist
Mai multe studii au demonstrat rolul microbiotei gastrointestinale în simptomatologia TSA. Aproximativ 70 până la 80% dintre copiii cu TSA au și tulburări gastro-intestinale, cum ar fi balonarea, constipația și diareea, ceea ce indică faptul că există o relație între TSA, fiziologia intestinală și microbiota alterată.
Copiii cu TSA tind să mănânce mai puține legume decât alți copii de aceeași vârstă. Aportul lor de fibre este, de asemenea, inadecvat, deoarece au tendința de a mânca alimente mai dense energetice.
Microbiota copiilor cu TSA diferă de cea a altor copii în ceea ce privește speciile și metaboliții bacterieni, cum ar fi SCFA, etc.
Acești copii au mai puține genuri de bacterii benefice, precum Bifidobacterium spp., împreună cu o abundență mai mare de genuri potențial patogene, precum ca Desulfovibrio si Clostridium.
Un studiu recent a identificat Clostridium perfringens și genele sale de toxine în intestinul copiilor cu TSA, asociind această toxină cu boli legate de GI.
Într-un studiu controlat cu placebo, tratamentul cu probiotice a avut un efect pozitiv asupra comportamentului de opoziție-sfidător, precum și asupra scorurilor totale Swanson, Nolan și Pelham, versiunea IV, pentru copiii mai mici cu TSA (cu vârste cuprinse între 7 și 12 ani).
După tratamentul cu transplant de microbiotă fecală, scorurile la scara de evaluare a simptomelor gastrointestinale au fost reduse cu aproximativ 80%, incluzând îmbunătățiri semnificative ale simptomelor de constipație, diaree, indigestie și dureri abdominale.
Evaluarea clinică a arătat că simptomele comportamentale TSA s-au îmbunătățit și au rămas mai bune la 8 săptămâni după tratament.
La doi ani după tratament majoritatea ameliorărilor simptomelor gastrointestinale au continuat, iar simptomele legate de autism s-au îmbunătățit și mai mult. Modificările microbiotei intestinale constatate la sfârșitul tratamentului au continuat în urmărire, demonstrând siguranța și eficacitatea pe termen lung a FMT ca terapie potențială pentru copiii cu TSA care au probleme gastrointestinale.
Bibliografie:
https://www.scielo.br/j/rbp/a/vcVptJTbDB4M4CdscTTLGFj/