A bélmikroorganizmusok és a neurológiai betegségek perspektívái 3. rész

Egy másik tanulmány Parracho et al. A fluoreszcens in situ hibridizáció a Clostridiumhystolyticum magasabb szintjét mutatta az ASD-ben szenvedő gyermekeknél, mint az egészséges gyermekeknél [85].

A Clostridium histolyticum egy gyakori baktérium, amely az emberi szervezetben szaporodik, és általában a szájban, a belekben stb. található. A vizsgálatok kimutatták, hogy bizonyos összefüggés van a Clostridium histolyticum szintje és a memória között.

Az agyban nagyszámú mikroorganizmus található, amelyek az úgynevezett "bél-agy tengelyt" alkotják, és hatással vannak az emberi egészségre és a kognitív funkciókra. Tanulmányok kimutatták, hogy a Clostridium histolyticum szorosan összefügg az agyi aktivitással. Különböző utakon keresztül befolyásolhatja az agy biokémiai reakcióit és neuroregulációját, és ezek a hatások az emberi kognitív funkciókra.

Közülük a Clostridium histolyticum elősegítheti a szerotonin termelődését, amely egy neurotranszmitter, amely befolyásolhatja az érzelmeket és a megismerést. Ezenkívül a Clostridium histolyticum befolyásolhatja a gamma-amino-vajsav (GABA) receptorok működését az agyban. A GABA az egyik legfontosabb neurotranszmitter az agyban. Gátolja a neuronok aktivitását és szabályozza az agy ingerlékenységét és gátlását. Ez azt jelenti, hogy a Clostridium histolyticum szintjének változása közvetlenül befolyásolhatja az agy működését, ezáltal befolyásolva kognitív képességeinket.

Egy 2017-ben közzétett tanulmány kimutatta, hogy a normál Clostridium histolyticum-szintű alanyokhoz képest az alacsonyabb Clostridium histolyticum-szintű alanyok rosszabbul teljesítettek a kognitív feladatokban, különösen a figyelem és a munkamemória terén. Ez a következtetés arra utal, hogy a Clostridium histolyticum szintje kulcsfontosságú tényező lehet, amely befolyásolhatja az emberi kognitív funkciókat és memóriaképességet.

Ennek megfelelően az étrend megváltoztatásával, a probiotikumok használatával, a stressz csökkentésével stb. az emberek javíthatják a memóriát és a kognitív funkciókat a Clostridium histolyticum szintjének beállításával. Ugyanakkor arra is figyelnünk kell, hogy bármilyen súlyos fertőzés, gyógyszeres kezelés, külső tényező befolyásolhatja a bél mikroflóra egyensúlyát, így a helyes életmód, különösen az egészséges táplálkozás és a lelki egészség megőrzése elengedhetetlen a hatékony működéshez. fenntartani a bél mikroökológiai egyensúlyát.

Röviden, bár a Clostridium histolyticum szintje összefügg a memóriával, aktívan keresnünk kell a megoldásokat, javítanunk kell életmódjainkon, távol kell tartanunk magunkat a negatív hatásoktól, teljes mértékben ki kell adnunk a képességeinket, meg kell őriznünk a jó memóriát és a kognitív képességeket, és jobban meg kell birkóznunk különféle kihívások. Látható, hogy javítanunk kell a memórián, a Cistanche pedig jelentősen javíthatja a memóriát, mert szabályozhatja a neurotranszmitterek egyensúlyát is, például növelheti az acetilkolin és a növekedési faktorok szintjét, amelyek nagyon fontosak a memória és a tanulás szempontjából. Ezen túlmenően, a Cistanche javíthatja a véráramlást és elősegítheti az oxigénszállítást, ami biztosítja, hogy az agy elegendő tápanyaghoz és energiához jusson, ezáltal javítva az agy vitalitását és állóképességét.

Kattintson a Tudnivaló-kiegészítőkre a memória javítása érdekében

Az ismert propionáttermelő klostrídiumokról úgy gondolták, hogy az autizmus indukálói, mivel hozzájárulnak a patkánymodellek neurológiai változásaihoz [86,87].

Azt is megfigyelték, hogy a bélbaktériumok által kiváltott anyai immunrendszer aktiválódásával (más néven anyai immunaktivációval) rendelkező vemhes egerek utódok születnek, amelyek ASD tüneteit mutatják, ami a szociabilitás romlása és az ismétlődő márványtemető viselkedés [85,88].

Egy másik tanulmány, amely négyféle jótékony baktérium – Bifidobacterium, Lactobacillus spp., E coli és Enterococcus – elterjedtségét figyelte meg, feltárta, hogy az ASD-ben szenvedő gyermekeknél sokkal alacsonyabb volt a Bifidobacterium szintje, valamivel alacsonyabb az Enterococcus szintje és sokkal magasabb a Lactobacillus szintje, több Bacillus spp. és kevesebb Klebsiella oxytoca [89].

Ugyanez a tanulmány feltárta, hogy az SCFA-k alacsonyabb szintjét találták az ASD-s gyermekekben, és ennek lehetséges oka a jótékony baktériumok alacsonyabb szacharolitikus fermentációja lehet. Ez tovább erősíti a bélmikrobióma és az autizmus közötti kapcsolatot [90].

Miután a baktériumok által termelt metabolitok bősége közvetlenül befolyásolhatja az idegi folyamatokat, a HPHPA-ként ismert Clostridia faj kóros fenilalanin metabolitjának fokozott vizeletürítését észlelték az ASD-s betegekben [74].

A katekolaminok kimerülése révén a Clostridia fajok befolyásolják az autizmus tüneteit, beleértve a sztereotip viselkedést, a hiperaktivitást és a hiperreaktivitást kísérleti állatokban.

Továbbá Kang és munkatársai egy tanulmánya. széklet DNS-minták 16S rRNS gén piroszekvencia analízise a Prevotella, Coprococcus és a nem osztályozott Veillonellaceae szintjét mutatta ki az ASD-ben szenvedő gyermekeknél [91].

A szivárgó bélrendszeren és bizonyos élelmiszerek beépülésén túlmenően a bélben a mikroorganizmusok által termelt metabolitok befolyásolhatják az egyének esetleges ASD-szerű tüneteit.

Ezen túlmenően, bizonyos mikroorganizmusok bősége vagy csökkenése a bélben köztudottan hozzájárulhat olyan neurológiai rendellenességekhez, mint az ASD, amely összefüggést különféle hipotézisek tovább erősítik.

Sclerosis multiplex

Az SM egy krónikus gyulladásos és demielinizáló neurodegeneratív betegség, amely a központi idegrendszert érinti, és jellegzetes agyi és gerincvelői elváltozásokat eredményez [92–95]. Ez a rendellenesség fáradtsághoz, zsibbadáshoz, koordináció elvesztéséhez, szédüléshez, látásvesztéshez, szédüléshez, fájdalomhoz, hólyag- és bélműködési zavarokhoz, sőt depresszióhoz is vezethet [96]. Körülbelül 2,1 millió embert érint az SM világszerte.

Az SM a központi idegrendszert célzó autoreaktív immunsejtek számának növekedéséhez is vezet [97]. Mivel a bélmikrobióta hozzájárul az immunrendszer neveléséhez, és számos autoimmun és anyagcsere-rendellenességben kulcsszerepet játszik, ésszerű a bél kommenzális flóráját az MS-re való hajlamhoz kapcsolni.

Vartanian és munkatársai egy tanulmányában kimutatták, hogy a Clostridium perfringens B típusú humán bélben kolonizálódott egy olyan betegnél, akinél az SM első relapszusa volt, és ez feltárta, hogy a kórokozó által kibocsátott epsilon toxin mikroangiopátiához vezetett. Hasonló vizsgálatok kimutatták, hogy ez tovább okozhatja a BBB-t. zavar, ami neuronális andoligodendrociták károsodásához vezet [98–102].

Amikor az SM-betegeket összehasonlították a kontrollokkal, azt tapasztalták, hogy szérumukban megnövekedett az epszilon toxin elleni antitestek előfordulása. Hasonlóképpen Jhangi et al. az archaea Methanobrevibacter koncentrációjának növekedését mutatták ki SM betegekben [103].

A Butyricimonas, a Lachnospiraceae és a Faecalibacterium koncentrációja is jelentős csökkenést mutatott SM betegekben a kontrollokhoz képest, és a Faecalibacterium csökkent abundanciája volt megfigyelhető a gyulladásos bélbetegségben szenvedő betegek mikrobiomjában [104,105].

A Faecalibacterium prausnitzii baktériumok butirát-termelő szervezetek, amelyek a Treg sejtpopuláció növekedéséhez vezetnek; ez összekapcsolhatja a bélmikrobióta változásait az SM kialakulásával.

Egy másik tanulmány a Firmicutes, Bacteroidetes és Proteobaktériumok eltérő szintjét tárta fel SM betegekben, és a D-vitamin kezelés az Enterobacteriaceae növekedéséhez vezetett mind az egészséges kontrollokban, mind az SM betegekben.

Továbbá Tremlett és munkatársai egy tanulmánya. a Shigella, Escherichia és Clostridium megemelkedett szintjét mutatták, amelyek a fertőzéssel és gyulladással járnak együtt, valamint az Eubacterium rectale és a Corynebacterium szintjét, amikor 20 gyermek MS-beteget vizsgáltak [106].

Baranzini és munkatársai 71 SM beteget és 71 egészséges kontrollt vizsgáltak meg 16S rRNS génszekvenálás segítségével, amely kimutatta, hogy az SM-ben szenvedő betegeknél magasabb volt az Akkermansia muciniphila és Acinetobactercalcoaceticus szintje, valamint alacsonyabb a Parabacteroides distasonis szintje a bélben az egészséges kontrollokhoz képest [107,108].

Az SM-ben szenvedő betegek bélmikrobiótájából származó fajok bakteriális kivonatai egy in vitro modellben megerősítették a proinflammatorikus T-sejt-választ [109]. Ezt követően, amikor a kutató bélbaktériumokat ültetett át az anautoimmun encephalomyelitis modellből (az SM mesterségesen indukált egérmodellje), megfigyelték, hogy az MSmicrobiota súlyosbította az agyvelőgyulladást.

Számos tanulmány kimutatta, hogy az egészséges kontrollokhoz képest bizonyos bélmikroorganizmusok számának csökkenése vagy növekedése összefügghet az SM kialakulásával. Ezenkívül bizonyos, a mikroorganizmusok által kibocsátott toxinok eredményeként termelődő antitestek emelkedett szintjét is megfigyelték SM betegekben.

Alzheimer-kór

Az AD egy progresszív neurodegeneratív rendellenesség, amely olyan patofiziológiás tüneteket foglal magában, mint a kognitív zavarok és az atipikus béta-amiloid (A) fehérje felhalmozódása az agyszövetek intersticiális terében, ami memóriavesztéshez vezet [110,111].

Körülbelül 44 millió embernél diagnosztizálnak AD-t világszerte, és nagyobb valószínűséggel a 65 év feletti egyéneknél. Ismeretes, hogy az AD tünetei idővel súlyosbodnak, és nyelvi nehézségekhez, tájékozódási zavarokhoz, hangulati ingadozásokhoz, motivációvesztéshez és az önellátás kudarcához vezetnek.

A bél mikrobiota nagymértékben hozzájárul a gazdaszervezet normális fiziológiájának és funkcióinak fenntartásához; ezért a bélmikrobióta változásai az agyműködés megváltozásához vezethetnek, majd a gazdaszervezet viselkedésében [112].

Az AD továbbra is a demencia leggyakoribb oka, 2010-ben 36 millió esetet jelentettek, ez a szám az előrejelzések szerint 2030-ra 66 millióra, 2050-re pedig 115 millióra nő [113].

Az AD etiológiája megfoghatatlan, és leginkább a genetikai és környezeti tényezők közötti interakcióval magyarázzák [114]. Bray et al. kijelentette, hogy az emberi bél kommenzális mikrobiota a mikrobiota–bél–agy tengelyen keresztül modulálja az agy működését és viselkedését, ezért szerepet játszhat az AD mechanizmusaiban [115].

Ezt követően egy másik vizsgálat, amelyben csíramentes állatokat és patogén mikrobiális fertőzéseknek kitett állatokat, antibiotikumokat, probiotikumokat és bélsár mikrobiota transzplantációt vontak be, a bélmikrobióta szerepét tárta fel a gazdaszervezet megismerésében és az AD-vel kapcsolatos patogenezisben [116].

A bélrendszer és a BBB megnövekedett permeabilitása a mikrobiota dysbiosis következtében, valamint a bélmikrobióta egyensúlyhiánya befolyásolja az AD patogenezisét és más neurodegeneratív rendellenességeket.

Ezen túlmenően a bél mikrobiotában jelenlévő baktériumok nagy mennyiségű amiloidot és LPS-t tudnak kiválasztani, ami hozzájárulhat a jelátviteli útvonalak modulálásához és a proinflammatorikus citokinek termelődéséhez, ami AD-hez vezethet [116].

Ezen túlmenően számos nemrégiben végzett rágcsálóvizsgálat összefüggésre utal a bél mikrobiom változásai és az amiloid lerakódás között; az AD-vel kapcsolatos mikroorganizmusokat azonban még nem jellemezték emberben [117,118]. A DNS-t székletmintákból izolálták, hogy összehasonlítsák a bélmikrobióma összetételét az AD miatti demenciával diagnosztizált és nem diagnosztizált résztvevőknél.

Ez a vizsgálat bakteriális 16S rRNS gén szekvenálását végezte el az izolált DNS-en, és kiderült, hogy csökkent a mikrobiális diverzitás és az eltérő összetétel az AD-betegek mikrobiómájának kor- és nem szerinti kontroll egyedeiben [119].

Az öregedés szintén az AD egyik fő kockázati tényezője, és kiválthatja a veleszületett és adaptív immunrendszer túlzott stimulációját, ami gyulladáshoz vezet, ami növeli a bél permeabilitását és a bakteriális transzlokációt [120–123].

A bélmikrobióta összetétele megváltozik az időseknél, és csökken bizonyos jótékonynak tartott baktériumok, köztük a Bacteroidetes, a Lactobacillus és a Bifidobacterium [124–126]. Számos baktériumcsoport, köztük a Bifidobacterium, Lactobacillus és Faecalibacterium modulálhatja a gyulladást a bélhám szintjén [127–130].

Mivel a BBB az életkor következtében kompromittálódik, nemcsak az A kiürülését befolyásolja az agyból, hanem a szekréciót és a receptor által közvetített jelátvitelt is, amely részt vesz az AD-ben megfigyelhető neurogyulladásban.

Ezért kijelenthető, hogy az életkor megváltoztathatja a bél mikrobiótáját, és elősegítheti a gyulladásos folyamatokat, amelyek hozzájárulnak a neuroinflammatorikus hatásokhoz AD-ban [131–135]. A bélben élő baktériumok hatalmas mennyiségű LPS-t és amiloidot üríthetnek ki, amelyek hozzájárulhatnak az AD patogeneziséhez. a GI traktus epitéliumának és a BBB-nek az életkor előrehaladtával megnövekedett permeabilitása eredménye.

Az LPS-ek a Gram-negatív baktériumok külső membránjának fontos alkotóelemei, és kimutatták, hogy indukálják az AD-ben megfigyelt gyulladásos és kóros jellemzőket, amikor kísérleti patkánymodellek negyedik kamrájába infundálják [136]. Ezenkívül egy in vitro végzett vizsgálat azt sugallta, hogy A bakteriális LPS-ek potencírozzák az A peptidek fibrillogenezisét [137].

Egy másik vizsgálatban az LPS-ek többszöri intraperitoneális injekciójával kezelt egereknél magasabb A-szintet találtak a hippocampusban, valamint kognitív hiányosságokat [138]. Jaeger et al. kijelentette, hogy az LPS-ek intraperitoneális injekciója növelte a vérből az agyba beáramlást és csökkentette az agyból a vérbe áramlást egerekben, ami A-felhalmozódáshoz vezetett [139].

Hasonlóképpen, egy Bacteroides fragilis bevonásával végzett vizsgálat során az LPS-ek humán primer agysejteknek való kitettsége feltárta, hogy rendkívül erős indukálói egy proinflammatorikus transzkripciós faktornak, amely olyan indító faktort tartalmaz, amely elősegíti az AD agyban a gyulladásos neurodegenerációt [140].

Ezen túlmenően számos baktériumtörzs, köztük az E coli, a Bacillus subtilis, a Salmonella typhimurium, a Salmonella enterica, a Mycobacterium tuberculosis és a Staphylococcus aureus, jelentős mennyiségű funkcionális amiloidot is generálhat az LPS-ekkel együtt, és hozzájárulhat az AD-patológiához a rosszul hajtogatott fehérjetartalmú A felhalmozódása révén. oligomerek és fibrillumok [141,142].

Azt is feltételezték, hogy a bakteriális amiloidok kiszivároghatnak a gyomor-bél traktusból, és hozzájárulhatnak a szisztémás és a központi idegrendszeri amiloid terheléshez. Ezek az amiloidok proinflammatorikus citokineket indukálhatnak, amelyek a gasztrointesztinális traktuson és a BBB-n keresztül az agyba jutnak, immunreaktivitást váltanak ki, és számos olyan komponenst jeleznek, amelyek hozzájárulnak a neurodegenerációhoz [143–145].

A bélben a mikroorganizmusok által termelt LPS-ek és amiloidok gyulladásos hatásokat váltanak ki, amelyek hozzájárulhatnak az AD patogeneziséhez, elősegítve az A felhalmozódását.

Skizofrénia

A skizofrénia egy összetett és legyengítő agyi rendellenesség, amely viselkedési rendellenességek kombinációját eredményezi, beleértve a hallucinációkat, téveszméket, apátiát, visszatérő pszichózisepizódokat és rendkívül zavart gondolkodást [146,147]. Ismeretes, hogy a skizofrénia körülbelül 21 millió embert érint világszerte, és társadalmi és fizikai morbiditáshoz vezet [148,149].

A skizofrénia okai közé tartoznak mind a környezeti, mind a genetikai tényezők. A skizofrénia tünetei általában 16 és 30 éves kor között jelentkeznek, és a férfiakat nagyobb valószínűséggel érinti a betegség.

Nemani et al. kapcsolatot jelentett a bél mikrobióma zavara és a skizofrénia között [150].Schwarz et al. megfigyelték, hogy amikor az első epizód pszichózisban szenvedő betegeket összehasonlították nem pszichiátriai összehasonlító alanyokkal, azt találták, hogy a Lactobacilaceae, Halothiobacillaceae, Brucellaceae és Micrococcineae családok száma megnövekedett, a Veillonellaceae családé pedig csökkent [151].

A bél mikrobiota fontos szerepet játszik a neurotranszmisszió, az immunhomeosztázis és az agy fejlődésének szabályozásában is, és a mikrobiom egyensúlyának felborulása immunaktivációhoz és diszfunkcióhoz vezethet a bél-agy tengelyben, tovább járulva a skizofrénia kialakulásához.

A bélmikrobióta változásai csökkenthetik a védőanyagokat és növelhetik a neurotoxinok és gyulladásos mediátorok mennyiségét, idegi és szinaptikus károsodást okozva, ami skizofréniát okoz. A Clostridium sporogenes triptofán lebomlásával az indol-propionsav metabolitot termeli, amely elengedhetetlen a bélgát védelméhez, valamint a monociták/makrofágok és T-sejtek homeosztázisának fenntartásához [152].

A bakteriális endotoxin LPS károsíthatja a bélnyálkahártya gátat és aktiválhatja az immunrendszert, enyhe endotoxémiát okozva [153]. Ezenkívül az SCFA-k az intestinalis immunitás és a mikroglia által közvetített központi immunitás fenntartásának fő összetevői [154, 155], amelyek elősegítik az immunhomeosztázis fenntartását; azonban az egyik diszfunkciója hatással lehet a másikra, és mindkettő befolyásolja a skizofrénia kialakulását [156].

Ezenkívül a skizofrénia az IL-6, IL-8 és TNF-szintek emelkedésével, valamint a gyulladáscsökkentő IL-10 csökkenésével függ össze [157]. A Saccharomyces cerevisiae-re adott válaszként fokozott antitest-termelést azonosítottak, amelyről ismert, hogy a bélgyulladás markere és az sCD14 bakteriális transzlokációs marker emelkedése skizofrén betegekben [158,159].

A bél mikrobiomja a BBB-permeabilitás szabályozásában is szerepet játszik; ezért a dysbiosis központi idegrendszeri fertőzéshez és gyulladáshoz vezethet, ami elősegíti a betegséget [57160]. Ezen túlmenően a GI mikrobák hiánya a központi BDNF szintjének csökkenéséhez vezet, gátolva az N-metil-D-aszpartát receptor (NMDAR) termelődését. .

A GABA-gátló interneuronokban az NMDAR-bevitel csökkentése tovább segíti a glutamáterg kimenetet, és rendellenes szinaptikus viselkedéshez és kognitív hiányosságokhoz vezet. Mivel úgy gondolják, hogy az NMDAR összefüggésbe hozható a skizofrénia és más neurológiai betegségek kialakulásával, a mikrobiom összetételének megváltozása segíthet megmagyarázni a betegség kialakulását [161].

Egy másik, a bélmikrobák és a skizofrénia közötti összefüggést feltáró tanulmányban a kutatók skizofrén alanyokból származó bélmikrobemintákat vittek át egészséges kontroll egerek csoportjának bélbiomáiba [162].

A skizofrén alanyok bélbaktériumainak egészséges kontroll egerekbe történő átültetése néhány olyan tünetet indukált, amelyek az egér skizofréniára jellemzőek voltak, beleértve a glutamáterg hipofunkciót.

Az egérmodellek alacsonyabb glutamát- és magasabb glutamin- és GABA-szinteket is mutattak az agy hippokampuszában. Ez további bizonyítékot szolgáltatott a bél mikrobiota összetételében bekövetkezett változások és a skizofrénia közötti összefüggésre, amely a betegségre jellemző, és a tünetek súlyosságával is összefüggésben van. A mikrobiom egyensúlyának felborulása immunaktivációhoz és neuronális működési zavarokhoz vezet, amelyekről ismert, hogy a skizofrénia kialakulásának valószínű okai. .

Ezenkívül a vizsgálatok kimutatták, hogy a védőanyagok csökkenése és a neurotoxinok növekedése a skizofrén betegeknél megfigyelt idegi és szinaptikus károsodásokhoz vezethet.

Parkinson-kór

A Parkinson-kór (PD) a központi idegrendszer hosszú távú degeneratív rendellenessége, amely főként az agy egy meghatározott régiójában, a substantia nigra néven ismert dopamintermelő neuronokat érinti. A PD körülbelül 7-10 millió egyént érint világszerte, és ismert, hogy a férfiaknál másfélszer gyakoribb, mint a nőknél. A PD előfordulása az életkor előrehaladtával növekszik, és a 60 éves és idősebb egyének körülbelül 1%-át érinti [163].

A betegséget számos tünet jellemzi, köztük akinézia, izommerevség, remegés, bradykinesia, valamint járási és járási nehézség [164]. Ezeken a motoros tulajdonságokon kívül további tünetek közé tartozik a demencia, a depresszió, valamint a szenzoros és autonóm diszfunkció. A dopaminerg veszteség mellett a PD-t synucleinopathia is jellemzi; azaz a -synuclein oldhatatlan polimereinek lerakódása az idegsejtekben, kerek, lamellált, eozinofil citoplazmatikus zárványokat képezve, amelyeket Lewy-testeknek neveznek [165].

Ezek a Lewy-testek felelősek a neurodegenerációért és a neuronális halálért [166,167]. Számos tanulmány kimutatta a PD-ben szenvedő betegek bélmikrobiótájában bekövetkező változásokat, amelyek a PD biomarkereiként és annak lehetséges kiváltó-indukáló hibás -synucleinjeként is szolgálhatnak, ami neurodegenerációt indít el PD-ben szenvedő egyénekben [168].

Ismeretes, hogy a PD-s betegek gyakran mutatják a gyomor-bélrendszeri dysmotilitás jeleit és nem motoros tüneteit, amelyek magukban foglalhatják a gyomor késleltetett kiürülését és a székrekedést [169–173]. Egy tanulmányban PD-ben szenvedő betegek és egészséges önkéntesek bélmikrobiótáját elemezték nagy áteresztőképességű16S rRNS segítségével. bakteriális genomok szekvenálása [174].

A PD-ben szenvedő betegeknél a Bacteroides massiliensis, a Stoquefichus massiliensis, a Bacteroides copro cola, a Blautia glucanase, a Dorea long catena, a Bacteroides dorei, a Prevotellacopri, a Coprococcus eutectic és a Ruminococcus callidus, a Rupiluscosaccilla, a Christencosenella, br libacter cinnamivorans.

A bél mikroflóra ilyen mintázata helyi gyulladást válthat ki, amelyet a -synuklein aggregációja és Lewy-testek keletkezése követ. Egy másik, bélgyulladásban szenvedő PD-betegeken végzett vizsgálat azt mutatta, hogy a bakteriális endotoxin-specifikus ligandum, a TLR4, valamint a CD3+ T-sejtek és a citokin expressziója nőtt a vastagbélbiopsziákban, valamint csökkent az SCFA-termelő vastagbélbaktériumok száma, összehasonlítva vezérlők [175].

A PD és a Helicobacter pylori közötti összefüggést tanulmányozzák a legszélesebb körben, és a H pylori fertőzést magasnak találták a PD-s betegek körében, ami a PD kezelésére használt gyógyszerlevodopa felszívódásának gátlásával motoros károsodást okoz [176,177]. Hasonlóképpen megfigyelték, hogy a vékonybélben fellépő baktériumok túlszaporodása, a vékonybél túlzott baktériumszaporodásának zavara is összefüggésbe hozható a PD-vel.

Egy másik tanulmányban a Prevotellaceae szignifikáns csökkenése a PD-betegek székletében a kontrollokhoz képest további bizonyítékot mutatott arra, hogy a bélmikrobióma diszbiózis összefügg a PD-vel [178]. Ezenkívül közvetlen összefüggést találtak az Enterobacteriaceae bősége és a testtartási instabilitás súlyossága és a járási nehézségek között.

Azt is megfigyelték, hogy a PD betegek fokozott nyálkahártya-permeabilitással és koliform baktériumok endotoxinjainak szisztémás expozíciójában szenvednek [179]. Továbbá a Blautia, Coprococcus, Faecalibacterium és Roseburia nemzetségbe tartozó baktériumok mennyisége szignifikánsan csökkent a PD betegek székletében a kontrollokhoz képest, és a Ralstonia nemzetségbe tartozó baktériumok száma szignifikánsan megnövekedett a PD betegek nyálkahártyájában. Egy másik vizsgálatban 34 PD-s beteget vontak be. és 34 korosztályos kontroll esetében a székletmintákat gázkromatográfiával elemezték az SCFA-k koncentrációjának ellenőrzésére, amelyek a bélbaktériumok és a mikrobiota összetételének egyik fő metabolikus terméke [180].

Az SCFA koncentrációk szignifikánsan csökkentek a PD betegekben a kontrollokhoz képest. Ez a csökkenés az ENS változásait idézheti elő, és hozzájárulhat a gyomor-bélrendszeri dysmotilitáshoz PD betegekben. A vizsgálatok azt mutatják, hogy a mikroorganizmusok vagy az általuk termelt metabolitok szintjének változása elváltozásokat idézhet elő. Ezek a változások a PD-betegeknél megfigyelt bélrendszeri diszbiózishoz, valamint a -synuclein aggregációjához vezetnek, ami további Lewy-testeket generál.

Szorongás

A szorongás olyan rendellenesség, amelyben az egyén aggodalmat és félelmet tapasztal, amelyet fizikai tünetek, például szívdobogás és izzadás jellemeznek. A szorongást gyakran izomfeszültség, nyugtalanság, fáradtság és koncentrációs problémák kísérik. A szorongás tünetei lehetnek krónikusak (vagy generalizáltak) vagy akutak, és pánikrohamokhoz vezethetnek.

A tünetek száma, intenzitása és gyakorisága is eltérhet az egyéntől függően [181]. A káros mikrobák jelenléte köztudottan befolyásolja a szorongást és a depressziót azáltal, hogy krónikus gyulladást vált ki, amely akkor fordul elő, amikor ezek a rosszindulatú mikrobák felveszik a versenyt a bélben lévő hasznos mikrobákkal. Amikor ezek a káros béllakók eluralkodnak és gyulladást okoznak, aktiválhatják a vagus ideget, ami neuropszichológiai tünetekhez vezet [182].

Ezek a baktériumok olyan peptideket is termelhetnek, amelyekről ismert, hogy stresszjeleket küldenek, amelyek hatással vannak a génexpresszióra, valamint a központi idegrendszerre. Megfigyelték, hogy a rágcsálók mikrobiális kórokozóknak való kitettsége fejlődési fázisaik során szorongásszerű viselkedést és kognitív funkciók károsodását eredményezi [183– 185]. Egy egérmodellek bevonásával végzett vizsgálat a szorongásszerű viselkedés javulását mutatta emelkedett plusz labirintus tesztekben 2 nappal a Campylobacter jejuni szubpatogén fertőzésének való kitettség után; ezt szignifikánsnak találták, mivel a periférián nincs immunválasz [186].

Ezen túlmenően Lyte és mtsai. A Citrobacter rodentium és a C jejuni bevonásával 8 órával a fertőzés után fokozott szorongásszerű viselkedés mutatkozott, a plazma citokinszintjében vagy a bélgyulladásban nem mutatkozott különbség a kontroll egerekhez képest [187]. Ezek a tanulmányok arra utalnak, hogy a káros baktériumok jelenléte a bélben a szisztémás immunválasz hiányát követően szorongásszerű viselkedést vált ki.

Ilyen viselkedést olyan kísérletekben is megfigyeltek, amelyek fokozott gyomor-bélrendszeri gyulladást eredményeztek [188,189]. A Trichurismuris-ban szenvedő egerek gyomor-bélrendszeri gyulladást és fokozott szorongásszerű viselkedést mutattak, amikor mind a világos/sötét, mind a fokozatos tesztekkel tesztelték őket. A probiotikus B longummal végzett kezelés segített normalizálni a fertőzött egerek szorongásszerű viselkedését.

A BDNF-ről ismert, hogy befolyásolja az olyan folyamatokat, mint a neuronok túlélése és differenciálódása, a funkcionális szinapszisok kialakulása és a neuroplaszticitás a fejlődés és a felnőttkor során [190–192]. Az előrejelzések szerint a mikrobióta-profil változásait okozó fertőzési modellekben a hippocampalis BDNF mRNS vagy fehérje csökkent expressziója összefüggésbe hozható a fokozott szorongásszerű viselkedéssel [193].

Ezen túlmenően a központi idegrendszer egyik fő gátló neurotranszmittere, a GABA jelátviteli zavara szorongással és depresszióval függ össze [194]. Egy másik kísérlet egérmodellekkel bizonyította a szorongásszerű viselkedés megelőzését magas zsírtartalmú étrenddel és Lactobacillus helveticus 21 napig [195].

Amikor ugyanezt a kísérletet IL-10-hiányos egerekkel végezték, nem figyeltek meg változást a szorongásban; ezek az eredmények igazolták az immunrendszer szerepét a bél-agy tengelyben. Egy másik kísérletben, amely bemutatta, hogy a mikrobiota közvetlenül befolyásolhatja a viselkedést, a kutatók bélsárátültetést végeztek felnőtt csíramentes BALB/c egerekből (nagy szorongásos egértörzs), csíramentes NIH Swiss egerekből (alacsony szorongású egértörzs), és a BALB/c egerek megkapták a theNIH Swiss egerek mikrobiotáját [193].

A donor viselkedési profilja látható volt a recipiens egerekben. Bár számos bélbaktériumról ismert, hogy enyhíti a stresszt, a depressziót és a szorongást, számos tanulmány arra is utal, hogy a bélmikrobióta hozzájárul a szorongásszerű viselkedés kialakulásához. A kórokozóknak való kitettséggel, valamint a BDNF mRNS vagy fehérje csökkenésével és a GABA jelátviteli zavarokkal kapcsolatos kísérletek a szorongásszerű viselkedés fokozódását tárták fel. Számos tanulmány olyan lehetséges útvonalakat vagy hipotéziseket is feltárt, amelyek a bél mikrobiota és a fent említett neurológiai rendellenességek valószínű összefüggésére utalnak (2. táblázat).

Jelenlegi kilátások és jövőbeli kilátások

A mikrobiomkutatás jobb megértése, valamint az évek során a különböző országok stratégiai támogatása révén számos olyan szervezet és intézmény jött létre, amelyek hozzájárulnak a bélmikrobióma kutatásához. A Lawson Egészségügyi Kutatóintézet, a Bioaster Technology Research Institute, a Broad Institute és a European Society of Neurogastroenterology and Motility néhány olyan szervezet, amely hozzájárul a kutatáshoz. Az emberi mikrobiom eredendő összetettsége és heterogenitása megköveteli, hogy több kísérletet végezzenek, hogy ellensúlyozzák az empirikus módszerek korlátait a dysbiosis és az emberi betegségek közötti ok-okozati összefüggések vagy összefüggések vizsgálatában [197].

Az elmúlt évtizedekig a technológiai korlátok miatt a humán mikrobióma tulajdonságai, valamint a gazda-mikrobióta kölcsönhatások ismeretlenek maradtak. A kutatási lehetőségek megnövekedését ezen a területen a biológiai kutatási technológiák rohamos fejlődése biztosította, amelyek magukban foglalják a csíramentes állatmodelleket, a következő generációs szekvenálási technikákat és a multiomikai megközelítéseket [198]. Ezeknek a technológiáknak a fejlesztése és alkalmazása elősegíti a bélmikrobióm szerkezetének és összetételének, valamint funkciójának elemzését, valamint az egészséggel és betegséggel való összefüggését különböző interdiszciplináris perspektívákból.

A Human Microbiome Project az Egyesült Államok NIH kutatási kezdeményezése volt [199 200]. 2007-ben indították útjára, hogy segítse az emberi egészségben és a betegségekben szerepet játszó mikrobiális flóra jobb megértését.

Az Európai Bizottság által finanszírozott Metagenomics of the Human Intestinal Tract konzorcium az emberi gyomor-bél traktus, valamint az emberi bélrendszer és az elhízás és a gyulladásos bélbetegségek közötti kapcsolat kutatására összpontosít [201].

A releváns mikrobióm-alkalmazások iparosítása és kereskedelmi forgalomba hozatala is előrehaladt, és ez számos biotechnológiai vállalat létrehozásához vezetett jelentős globális befektetésekkel. A bélmikrobióm legújabb ismereteinek, valamint a következő generációs szekvenálásnak köszönhetően a kórokozók okozati összefüggéséhez kapcsolódó specifikus biomarkerek azonosítása. zavarokon lehet segíteni.

Ez az azonosítás lehetővé teszi számunkra, hogy célzott terápiás megközelítéseket/gyógyszereket alkalmazzunk, és lehetőséget biztosítson a korai felismerésre, nagy prognosztikai értékkel. A gyógyszerek segíthetnek a rák, valamint az anyagcsere-, neurodegeneratív és pszichiátriai rendellenességek kezelésében. A hatékony gyógymódok hiánya és a javulást kínáló gyógyszerek korlátozott elérhetősége tovább hangsúlyozza a rendellenességek megelőzésének szükségességét bizonyos biomarkereket használó korai diagnosztikai intézkedésekkel.

Azonban a több zavaró változó létezése a korábban végzett kísérletekben azt mutatja, hogy nagyobb mintaméretekre van szükség a metagenomikus biomarker-szűrést magában foglaló vizsgálatokban.

Bár az állatmodelleket preklinikai kísérletekben használják bizonyos mikrobiális fajok funkcióinak validálására, ezeknek számos korlátjuk is van, beleértve azt a tényt, hogy az emberi genom genomiális szekvenciáinak több mint 85%-án osztozhat az egér genommal, de expressziós mintázatok, fehérjefunkciók, ill. a többi tényező nem ugyanaz.

A probiotikumok jótékony hatást fejtenek ki mind az emberek, mind az állatok egészségére azáltal, hogy fenntartják a jótékony és káros mikrobák megfelelő egyensúlyát a gyomor-bél traktus és az immunrendszer között. A probiotikumok részt vesznek az antibakteriális peptidek és a gélképző mucin szintézisében és felszabadításában is, amelyek megkönnyítik a hámfelületek kenését, és védelmet nyújtanak a baktériumok és antigének ellen.

Ezek a probiotikumok által mutatott jellemzők arra utalnak, hogy a bél mikrobióma által befolyásolt neurológiai rendellenességek terápiájaként használhatók. Ezen túlmenően a biomarkerek feltárása és értékelése tovább demonstrálhat olyan korrelációs utakat, amelyek segíthetik a betegségek hátterében álló mechanizmusok megértését. A bélmikrobióma-vizsgálatok a korrelációról az ok-okozati összefüggésre helyezik a hangsúlyt, hogy megvizsgálják azokat a mechanizmusokat, amelyek révén a mikrobiom befolyásolja a gazdaszervezet egészségét.

Ezeknek a mechanizmusoknak a jobb megértése a következő generációs szekvenálási technológiák felhasználásával, más fejlett technológiák mellett, elősegítheti az újszerű diagnosztikai és terápiás beavatkozások kifejlesztését; a probiotikumok szélesebb és jótékonyabb skálájának jövőbeni előállítása az egészségi állapot javulását is eredményezheti.

Következtetés

Kölcsönös kapcsolat van a bél mikrobiota és a gazdaszervezet között, amely elősegíti az emésztést, a gyógyszer-anyagcserét, a xenobiotikus anyagcserét, valamint a kórokozók elleni küzdelmet és javítja az agyműködést. Noha a bélmikrobióták jótékony hatásúak, a káros és nem ártalmas mikrobák egyensúlyának felborulása számos egészségügyi problémához hozzájárulhat.

A bélmikrobák egyensúlyának felborulása, amelyet belső és külső tényezők befolyásolnak, a mikrobióta diszbiózisához vezet, ami végül számos neurológiai rendellenesség kialakulásához, valamint súlygyarapodáshoz, szív- és érrendszeri betegségekhez és gyomor-bélrendszeri betegségekhez vezet.

Az olyan szülési minták, mint a császármetszés és a normál szülés, befolyásolhatják a bélmikrobák összetételét. Számos tanulmány csak lehetséges hipotéziseket vagy összefüggéseket mutatott be a mikrobiális összetétel egyensúlyának felborulásával kapcsolatban, és nincs közvetlen kapcsolat a neurológiai rendellenességek kialakulásával; így minden egyes területen további kutatásra van szükség.

Köszönetnyilvánítás

A szerzők köszönetet mondanak a Swift Integrity Computational Lab (Dhaka, Banglades), egy fiatal kutatók virtuális platformja tagjainak a kézirat elkészítése során nyújtott támogatásukért.

Pénzügyi és konkurens érdekeltségek közzététele

A szerzőknek nincs releváns kapcsolata vagy pénzügyi érintettsége egyetlen olyan szervezettel vagy szervezettel sem, amelynek pénzügyi érdekeltsége van a jelen kéziratban tárgyalt témával vagy anyagokkal, vagy pénzügyi konfliktusban áll.

Nyitott hozzáférés

Ez a munka az Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Unported License szerint engedélyezett. A licenc másolatának megtekintéséhez látogasson el a következő oldalrahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/

Hivatkozások

A kiemelten figyelemreméltó dolgozatok kiemelten • érdekesek; •• jelentős érdeklődésre tart számot

1. Thursby E, Juge N. Bevezetés az emberi bélmikrobiótába. Biochem. J. 474(11), 1823–1836 (2017).

2. Donaldson G, Lee S, Mazmanian S. A bakteriális mikrobiota bélbiogeográfiája. Nat. Rev. Microbiol. 14. (1), 20–32. (2015).

3. Zhu S, Jiang Y, Xu K et al. Az agyi rendellenességekkel kapcsolatos bélmikrobióma-kutatás előrehaladása. J. Neuroinflammation 17(1), 25 (2020).• Megvitatja a lehetséges hipotéziseket, elmagyarázva, hogy a bélmikroorganizmusok hogyan befolyásolhatják számos neurológiai rendellenesség kialakulását.

4. Ghaisas S, Maher J, Kanthasamy A. A bélmikrobióma az egészségben és a betegségekben: a mikrobiom-bél-agy tengely és a környezeti tényezők összekapcsolása a szisztémás és neurodegeneratív betegségek patogenezisében. Pharmacol. Ott. 158, 52–62 (2016).• A mikrobiom-bél-agy tengely koordinációját tárgyalja, és összefüggésbe hozza azt a szisztémás és neurodegeneratív betegségek patogenezisével.

5. Mai V, Draganov PV. A bélmikrobióta és az emberi egészség közötti összefüggésekre vonatkozó ismereteinkben a közelmúltban elért eredmények és hiányosságok.World J. Gastroenterol. 15. (1), 81. (2009).

6. Lozupone CA, Stombaugh JI, Gordon JI, Jansson JK, Knight R. Az emberi bélmikrobióta sokfélesége, stabilitása és rugalmassága. Nature489(7415), 220–230 (2012).

7. Laterza L, Rizzatti G, Gaetani E, Chiusolo P, Gasbarrini A. A bél mikrobiota és az immunrendszer kapcsolata humán graft-versus-host betegségben. Mediterr. J. Hematol. Megfertőzni. Dis. 8. cikk (1), e2016025 (2016).

For more information:1950477648nn@gmail.com