האם חיידקי מעיים יכולים לעזור במניעת אלצהיימר?

מהתזונה הים תיכונית ועד מטבוליטים מיקרוביאליים, מדענים חושפים כיצד שמירה על בריאות הבטן יכולה להיות אסטרטגיה עוצמתית לעיכוב או למניעת מחלת אלצהיימר.

סקירה: גיוון מיקרוביאלי וכושר בציר הבטן -מוח: השפעות על סיכון התפתחותי למחלת אלצהיימר. קרדיט תמונה: וולודימיר זוזולינסקי / Shutterstock

בסקירה שנערכה לאחרונה בכתב העת חיידקי מעייםחוקרים מאוניברסיטת גאצ'ון, הרפובליקה של קוריאה, מסכמים יותר מ -110 פרסומים מדעיים כדי להבהיר את תפקיד ציר המוח במעיים בשמירה על בריאות העיכול. הסקירה מגדירה ומרחיבה על הציר, ומתמקדת כיצד בריאות מיקרוביאלית מעי אופטימלית יכולה למנוע מצבים ניווניים כמו מחלת אלצהיימר (AD). זה מדגיש הן את ההתקדמות המדעית האחרונה בתחום והן את הפערים בספרות וגם כיצד טכנולוגיות האומיקס מהדור הבא יכולות לגשר על פערים אלה, ולשפר את בריאות הציבור ברחבי העולם.

רֶקַע

דרכי העיכול (GI) מארחת סביב 80% מתוך 100 הטריליון החיידקים בגוף האדם, המכילה מאות או אפילו אלפי פעמים יותר מידע גנטי חיידקי מאשר הגנום שלנו. מיקרוביומה של הבטן כוללת בעיקר בקטריואידטים ומוצרי פירוט, לצד אוכלוסיות קטנות יותר של אקטינומיות, פרוטאובקטריה, ורוקומיקרוביה ופוסובקטריום, ויוצרת מערכת אקולוגית ייחודית השולטת בבריאות המארחת.

מחקרים מדגישים את החשיבות של תקשורת מארח מיקרוביומה, שהושגו באמצעות תרכובות איתות כימיות הנקראות מולקולות חישות קוורום (QSMS). QSMs אלה הם מכריעים לציר המיקרוביוטה-מעי המוח (MGBA), אך יכולים גם לקדם נגיף בפתוגנים כמו Pseudomonas aeruginosa. מודלים של בעלי חיים נטולי נבט מראים כי ביטול מיקרוביוטה של ​​GI ו- QSMs מוביל למומים נוירו-התפתחותיים, תנועתיות קיבה לא תקינה וחסינות מוחלשת, ומדגישים את תפקידם בעיכול ובבריאות הכללית.

סקירה כללית של ציר הבטן -מוח. חיידקי מעיים משחררים מעבירים עצביים ו- QSMs הנוסעים בעצב הנרתיק ומשפיעים על מערכת העצבים המרכזית. במקרה של דיסביוזה במעיים, הפרעות ניווניות עשויות להיווצר כתוצאה מתגובת הלחץ, התגובה האימונולוגית ודלקת הנוירואין. נוצר עם biorender.com.

תקשורת מוח-מוחית

ה- MGBA מקשר בין מערכת העצבים המרכזית (CNS), תאי עיכול, מערכת עצבים enteric (ENS) ומיקרובי מעיים, מתווכים תקשורת דו כיוונית באמצעות אמינים ופפטידים שונים. אף על פי שמורכב ולא מובן לחלוטין, מודלים של בעלי חיים הראו את חשיבותם בשמירה על הומאוסטזיס ורווחה.

דיסביוזה של מעיים, שינויים באוכלוסיות מיקרוביאליות, נקשרה להתנהגויות דמויי חרדה, לחברותיות מופחתת, לבעיות קוגניטיביות ותגובות לחץ לא טיפוסיות. מחקרי הווגוטומיה מדגישים את תפקידו של עצב הנרתיק בהעברת אותות בין ה- ENS ו- CNS.

QSMs משפיעים על ביטוי גנים הן במיקרובים והן במארחים, מקלים על תקשורת ומדכא חיידקים מזיקים – ובכל זאת חלקם מאפשרים תכונות פתוגניות כמו היווצרות ביו -פילם. מולקולות אלה מווסתים התנהגות מיקרוביומה ותהליכים קריטיים כמו ייצור אנטי -מיקרוביאלי ואיזון סימביוטי. QSMs מסוימים, כמו חומצות שומן קצרות שרשרת (SCFA) ואינדולים, מקיימים אינטראקציה עם תאים מארחים כדי להשפיע על חסינות ועל תפקוד נוירולוגי.

"הפרעה זו להתפתחותם של מיקרואורגניזמים אחרים באמצעות אנזימים מרווחים במניין ומולקולות אוטומטיות אנטגוניסטיות.

אנדוקרינולוגיה

בעוד שחלק מה- QSMs מסייעים בתקשורת מארח מיקרובה, רובם מתפקדים בין אוכלוסיות חיידקים. מולקולות תקשורתיות מרכזיות בין המעיים למארח כוללות סרוטונין, GABA ודופמין.

משמרות בהרכב המיקרוביומה יכולות להפריע לסינתזה של מולקולות חיוניות אלה, ולתרום לדיכאון וחרדה במחקרים בעלי חיים ובני אדם כאחד. נוירו-מעצבים משפיעים על בריאות המוח באמצעות אינטראקציה ישירה עם קולטני GI או על ידי כניסה לזרם הדם וחציית מחסום הדם-מוח.

דיסביוזה והתקדמות בטכניקות מולקולריות

טכנולוגיות רצף כמו פרוטאומיקה, טרנסקריפטומיקה ומטגנומיקה הרחיבו את הבנתנו את תפקיד המיקרוביומה בבריאות.

מחקרים תזונתיים מראים כי תזונה כמו התזונה הים תיכונית וצום לסירוגין (אם) תומכות בבריאות הבטן, בעוד שתזונה מערבית מקדמת חוסר איזון מיקרוביאלי ומגדילים את הסיכונים לדלקת, הפרעות נוירולוגיות וסרטן. אם הראה הבטחה לעצב מחדש קהילות מעיים והפחתת לוחיות העמילואיד-בטא הקשורות לאלצהיימר.

"Gupta et al. פיתחו את מדד הבריאות של מיקרוביומה מעי (GMHI), אלגוריתם המנבא את הסבירות של מחלות מהרכב מיקרוביאלי. מתוך 4,347 דגימות צואה אנושיות, זוהו 50 מינים מיקרוביאליים מועילים. מחלות מעודכנות של GMHI 2 כללו 8,069 דגימות של 54 מחקרים גלובליים.

מחקרים תזונתיים ארוכי טווח מראים כי תזונה בריאה כמו התזונה הים תיכונית ואם יכולות לדכא דלקת נוירואין ולהפחית את סיכון מחלת האלצהיימר. לעומת זאת, תזונה מערבית עלולה להחמיר את התקדמות המחלה על ידי פגיעה במחסום הדם-מוח וקידום דלקת.

איתות חוצה קינגום ב- GBA. המיקרוביוטה של ​​הבטן משחררת כמה נוירו -מענינים, כמו מעבירים עצביים, אוליגופפטידים ומטבוליטים אחרים, המתקשרים עם תאי אפיתל וחיסוני. תאים מתמחים המצפים את האפיתל המעי שומרים על הומאוסטזיס במעי, יוצרים מחסום ריר ומאפשרים את מעבר החומר דרך המעיים. נוירונים מכירים גם במעבירים עצביים, הנוסעים בעצב הנרתיק למוח. דיסביוזה של מעיים הנובעת מאוכלוסיות מיקרוביאליות מעי לא מאוזנות מובילות להשפעות אימונולוגיות ודלקת נוירואין, ואולי גורמים להפרעות עצביות ופסיכיאטריות. נוצר עם biorender.com.

מסקנות

ה- MGBA חיוני לבריאות, ומשפיע על הסיכונים למחלות שונות. ככל שהבנת האינטראקציות בין חיידקי מעיים מארחת מעמיקה, עלולות להופיע התערבויות קליניות חדשות כדי להילחם בנטל ההולך וגובר של מחלות לא ניתנות לניתוח ודיבומיות.