כיצד חיידקי המעי מווסתים את מחזורי הלחץ והשינה

השפעת המיקרוביוטה של ​​המעיים על מקצבי היממה עשויה להחזיק את המפתח להבנה כיצד תגובות הלחץ משתנות לאורך היום, ועשויות להציע תובנות חדשות לטיפול בהפרעות הקשורות ללחץ.

לִלמוֹד: מיקרוביוטה של ​​המעיים מווסתת תגובתיות ללחץ באמצעות המערכת הצירקדית. קרדיט תמונה: Shutterstock AI / Shutterstock.com

במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת מטבוליזם של תאים, חוקרים חוקרים את תפקידה של מיקרוביוטת המעיים בוויסות הקצביות של ציר ההיפותלמוס-יותרת המוח-אדרנל (HPA) והשפעותיה על תגובות הלחץ בזמנים שונים של היום.

כיצד משפיעה המיקרוביוטה של ​​המעיים על מתח?

המתח והמערכות הצירקדיות, בעודן משרתות תפקידים נפרדים, קשורות זו בזו דרך ציר HPA ומערכת העצבים האוטונומית. תגובת הלחץ מאפשרת תגובה מהירה לאיומים, ואילו מקצבי היממה צופים שינויים סביבתיים.

גלוקוקורטיקואידים, שהם הורמונים מרכזיים בשתי המערכות, עוקבים אחר דפוס יומי שנשלט על ידי השעון המרכזי של המוח, הגרעין העל-כיאסמטי (SCN). הפרשה קצבית זו יכולה להשפיע על תגובות הלחץ המבוססות על השעה ביום, עם חוסן גבוה יותר בשיא הצירקדי מאשר בשפל.

המיקרוביוטה של ​​המעי משפיעה על תפקוד המוח דרך ציר HPA, במיוחד באזורים כמו ההיפוקמפוס והאמיגדלה, ששניהם מווסתים את הלחץ. חיידקי המעי גם עוברים מחזורים יומיים התומכים בבריאות מטבולית, והפרעה במחזורים אלו גורמת לרמות גלוקוקורטיקואידים לא סדירות ולפגיעה בתגובות הלחץ.

למרות שמחקרים קודמים חקרו את הקשרים הללו בנפרד, התפקיד המשולב של מיקרוביוטה של ​​המעי בתיאום מתח ומקצבי יממה נותר ברובו בלתי נחקר. לכן, במחקר הנוכחי, חוקרים חוקרים כיצד מיקרוביוטה של ​​המעי מווסתת את יחסי הגומלין בין מקצבי יממה ותגובת הלחץ.

לגבי המחקר

במחקר הנוכחי, ההשפעה של מיקרוביוטה במעיים על תפקוד ציר HPA הוערכה על ידי השוואת הרכב חיידקים בעכברים עם דלדול מיקרוביוטה באמצעות טיפול אנטיביוטי (ABX) או מצבים ללא חיידקים (GF). בנוסף, חלק מהעכברים קיבלו השתלת מיקרוביוטה צואתית (FMT) מעכברי GF או ABX.

נעשה שימוש במתח איפוק חריף להערכת תגובות לחץ, במהלכן נמדדו רמות הגלוקוז והקורטיקוסטרון בדם. בדיקות התנהגות כללו אינטראקציה חברתית הדדית ומבחנים בשטח פתוח.

דגימות היפוקמפוס, אמיגדלה, יותרת המוח ובלוטת יותרת הכליה נאספו לצורך מיצוי חומצה ריבונוקלאית (RNA). ביטוי גנים הוכמת על ידי בדיקת שרשרת פולימראז כמותית בזמן אמת (RT-PCR).

רמות הפלזמה של קורטיקוסטרון, הורמון אדרנו-קורטיקוטרופי (ACTH) וקטכולאמינים נמדדו על ידי בדיקת אימונוסורבנט מקושרת אנזים (ELISA) בזמנים שונים של היום כדי להעריך מקצבים צירקדיים. רצף רובה ציד של DNA מיקרוביאלי בוצע לצורך ניתוח טקסונומי ופונקציונלי, ואילו רצף RNA ומטבולומיקה שימשו להערכת תגובות רקמות.

נתונים שולבו באמצעות ניתוח מולטי-omics. ניתוח סטטיסטי כלל מודלים ליניאריים, ניתוח רכיבים עיקריים וניתוח העשרה לבחינת אינטראקציות מעי-מוח.

ממצאי המחקר

מיקרוביוטה של ​​המעיים, במיוחד לקטובצילוס מינים כמו Limosilactobacillus reuteriמשפיעים על שינויים יומיומיים ברמות קורטיקוסטרון. בעכברי GF ו-ABX, התזמון והעוצמה של הפרשת קורטיקוסטרון השתנו.

ליתר דיוק, עכברי GF הפגינו שינוי ברמות השיא של קורטיקוסטרון לשלב האפל, בעוד לעכברי ABX היו רמות קורטיקוסטרון גבוהות יותר בזמנים שונים, ובכך הצביעו על שיבושים במקצבים הטבעיים של הגוף. שינויים אלו באו לידי ביטוי גם באזורי מוח כמו ההיפותלמוס (SCN), ההיפוקמפוס והאמיגדלה, המווסתים את המקצבים הצירקדיים והמתח.

הביטוי של גנים מרכזיים ביממה וקשורים לסטרס השתנה באזורים אלה, וכך גם אובדן הקצב באזורים אלה, אשר נמצא בקורלציה עם שינויים בשחרור קורטיקוסטרון. ההיפוקמפוס והאמיגדלה הציגו דפוסים מופרעים בגנים הקשורים לתגובת הלחץ, מה שעלול להגביר את הרגישות להפרעות כמו דיכאון.

דלדול חיידקים הוביל לשינויים בחילוף החומרים במוח, במיוחד במסלולים הקשורים לגלוטמט, שהם חיוניים לתגובות לחץ. שינוי בביטוי הגנים בהיפותלמוס ובבלוטת יותרת המוח הפחית גם את החדירות של מחסום הדם-מוח.

מבחינה התנהגותית, עכברי ABX הפגינו פחות אינטראקציה חברתית לאחר חשיפה ללחץ, במיוחד בשעות מסוימות של היום. עם זאת, התנהגות העכברים התנורמלה כאשר רמות קורטיקוסטרון עקבו אחר דפוסים אופייניים מאוחר יותר במהלך היום. שינויים התנהגותיים אלו אושרו עוד יותר באמצעות חוסם סינתזת קורטיקוסטרון, אשר מנע ליקויים התנהגותיים שנגרמו מלחץ.

ניסויים בהעברת מיקרוביוטה בצואה הצביעו על כך לקטובצילוס רוטרי יכול להשפיע ישירות על רמות קורטיקוסטרון, ולתמוך עוד יותר בתפקידם של חיידקי מעיים ספציפיים בוויסות תגובות הלחץ.

ממצאים אלו מדגישים את התפקיד המשולב של מיקרוביוטה של ​​המעי בוויסות הקצב הצירקדי ותגובת הלחץ, עם השלכות אפשריות להבנת הפרעות הקשורות לסטרס ושיפור הבריאות.

מסקנות

המיקרוביוטה של ​​המעי מווסתת תגובתיות ללחץ באמצעות קצביות יומית, שבה היא משפיעה על אזורי מפתח במוח המעורבים במערכות היממה והלחץ. דלדול מיקרוביאלי עלול להוביל לדפוסים משתנים של שחרור קורטיקוסטרון והתנהגויות הקשורות ללחץ באופן ספציפי לשעה ביום.

דרוש מחקר נוסף כדי לזהות אותות מיקרוביאליים המשפיעים על מקצבי קורטיקוסטרון, כיצד הם משפיעים על המוח וכיצד לתרגם את הממצאים הללו לקבוצות אנושיות עם רקע מגוון.