Как микробите на червата помагат на мишките да изгасят спомените от страха?
Ново изследване при мишки показва как микробите в червата могат да повлияят на способността да се отучат от страха. Изследването дава подробни улики за клетъчните и молекулярните механизми, които свързват червата и мозъка.
През последните 10–20 години учените наблюдават как бактериите, които живеят в и върху човешкото тяло влияят на здравето.
Появиха се доказателства за това как разрушаването на тези микробни общности е свързано с болести и дори с поведенчески промени.
Тези асоциации са очевидни и във връзките между определени автоимунни разстройства и психиатрични състояния.
Хората с множествена склероза или възпалително заболяване на червата (IBD), например, може да са нарушили чревните бактерии и да получат разстройства на настроението, тревожност и депресия.
Въпреки това, въпреки че тези разследвания потвърждават съществуването на ос на червата и мозъка, механизмите, които я подкрепят, са неясни.
Новото проучване, което е публикувано в скорошно издание Природата хартия, предлага безпрецедентни подробности за клетъчните и молекулярните процеси, които свързват чревните микроби и мозъчните клетки.
„Все още никой не е разбрал как IBD и други хронични стомашно-чревни състояния влияят на поведението и психичното здраве“, казва съпредседателят на изследването Дейвид Артис, професор по имунология и директор на изследванията на IBD в Weill Cornell Medicine в Ню Йорк.
„Нашето проучване е началото на нов начин за разбиране на цялостната картина“, добавя той.
Учене и забравяне
За проучването проф. Артис и колеги използваха мишки, за да разберат как разрушаването на чревните микроби засяга мозъчните клетки.
Те се възползваха от своя опит в поведението на животните, секвенирането на гените и клетъчната химия.
Разследването се фокусира върху това колко добре животните са успели да научат и забравят спусъка на страха, използвайки експеримент, който учените наричат „обучаване на страха и изчезване“.
В експеримента мишките се научават да свързват токов удар на лапата с едновременно звучене на тон.
В крайна сметка самият тон може да предизвика същата реакция на страх като електрическия удар.
След многократно излагане на тона без съпътстващ токов удар, мишките са склонни да забравят връзката. Това е така, защото мозъкът им се актуализира до факта, че заплахата вече не съществува.
Изследователите обаче установяват, че мишките, чиито черва са били без зародиш от раждането или чиито чревни микроби са били значително намалени поради антибиотично лечение, показват значително намаляване на способността да научат, че заплахата вече не е налице. С други думи, мозъкът им не се актуализира до новите условия.
Променени гени в микроглията
Генетично изследване на микроглията в мозъка на животните хвърля малко светлина върху молекулярния механизъм зад този ефект.
Изследователите разгледаха генната експресия в медиалната префронтална кора (mPFC), „област на мозъка, за която е известно, че е от решаващо значение за изучаването на изчезването“.
Микроглиите са имунни клетки, които живеят в мозъка и играят многобройни роли в неговото развитие и функциониране.
Една от техните задачи е да помагат за стимулиране и подрязване на връзките между невроните или нервните клетки, за да реконструират мозъчните вериги.
Изследователите установили, че отсъствието на чревни микроби е променило генната експресия на микроглията в mPFC на мишките по такъв начин, че да наруши как невроните обикновено се образуват и премахват връзките по време на учене и забравяне.
Екипът също така откри значителни промени в мозъчните химикали при мишките, които нямат чревни микроби, като променени нива на молекули, които играят роля в невропсихиатрични състояния като аутизъм и шизофрения.
Възстановяването на чревните бактерии работи само в началото на живота
Изследователите също проведоха експерименти, в които възстановиха чревните бактерии в мишките, свободни от зародиши, на различни възрасти.
Те открили, че е възможно тези мишки да се научат на условна реакция на страх, но само ако възстановят чревните си бактерии веднага след раждането.
Те видяха това като важна находка, тъй като много психиатрични състояния, свързани с автоимунитета, също имат връзки с проблеми, които се появяват в ранните етапи на мозъчното развитие.
„Оста на червата и мозъка оказва влияние върху всяко едно човешко същество, всеки ден от живота му“, отбелязва проф. Артис.
Въпреки че е твърде рано, за да бъдем сигурни, главният изследовател д-р Конър Листън предполага, че с по-нататъшни проучвания тези открития в крайна сметка ще доведат до нови цели за лечение.
„Това е нещо, което ще трябва да тестваме напред“, казва той.
„Започваме да разбираме повече за това как червата влияе на толкова разнообразни заболявания като аутизма, болестта на Паркинсон, посттравматичното стресово разстройство и депресията.“
Проф. Дейвид Артис
