แบคทีเรียในลำไส้ส่งผลต่อสุขภาพสมอง การศึกษาด้วยเมาส์แสดงให้เห็น

การศึกษาในหนูพบว่าแบคทีเรียในลำไส้ - ส่วนหนึ่งโดยการผลิตสารประกอบเช่นกรดไขมันสายสั้น - ส่งผลกระทบต่อพฤติกรรมของเซลล์ภูมิคุ้มกันทั่วร่างกาย รวมถึงเซลล์ในสมองที่สามารถทำลายเนื้อเยื่อสมองและกระตุ้นการเสื่อมของระบบประสาทในสภาวะต่างๆ เช่น เป็นโรคอัลไซเมอร์ การค้นพบนี้ตีพิมพ์ในวารสารScience เมื่อวันที่ 13 มกราคม เปิดโอกาสในการปรับรูปร่างไมโครไบโอมในลำไส้เพื่อป้องกันหรือรักษาการเสื่อมสภาพของระบบประสาท David M. Holtzman ผู้เขียนอาวุโสกล่าวว่า "เราให้ยาปฏิชีวนะหนูอายุน้อยเป็นเวลาเพียงหนึ่งสัปดาห์ และเราเห็นการเปลี่ยนแปลงอย่างถาวรในไมโครไบโอมในลำไส้ของพวกมัน การตอบสนองทางภูมิคุ้มกันของพวกมัน และการเสื่อมของระบบประสาทที่เกี่ยวข้องกับโปรตีนที่เรียกว่า เอกภาพ MD, Barbara Burton และ Reuben M. Morriss III ศาสตราจารย์ประสาทวิทยาดีเด่น "สิ่งที่น่าตื่นเต้นคือการจัดการไมโครไบโอมในลำไส้อาจเป็นวิธีที่ส่งผลต่อสมองโดยไม่ต้องใส่อะไรเข้าไปในสมองโดยตรง" มีหลักฐานสะสมว่าไมโครไบโอมในลำไส้ของคนที่เป็นโรคอัลไซเมอร์อาจแตกต่างจากของคนที่มี สุขภาพ ดี แต่ยังไม่ชัดเจนว่าความแตกต่างเหล่านี้เป็นสาเหตุหรือผลลัพธ์ของโรค - หรือทั้งสองอย่าง - และการเปลี่ยนแปลงของ microbiome อาจมีผลกระทบอย่างไรต่อการเกิดโรค เพื่อตรวจสอบว่าไมโครไบโอมในลำไส้อาจมีบทบาทเชิงสาเหตุหรือไม่ นักวิจัยได้ปรับเปลี่ยนไมโครไบโอมในลำไส้ของหนูที่มักชอบพัฒนาสมองที่เสียหายคล้ายอัลไซเมอร์และความบกพร่องทางสติปัญญา หนูเหล่านี้ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อแสดงรูปแบบที่กลายพันธุ์ของโปรตีนเอกภาพในสมองของมนุษย์ ซึ่งสร้างขึ้นและทำให้เกิดความเสียหายต่อเซลล์ประสาทและการฝ่อของสมองเมื่ออายุได้ 9 เดือน พวกเขายังมี ยีน APOE ของมนุษย์ที่แตกต่างกัน ซึ่งเป็นปัจจัยเสี่ยงทางพันธุกรรมที่สำคัญสำหรับโรคอัลไซเมอร์ ผู้ที่มีตัวแปร APOE4หนึ่งสำเนามีแนวโน้มที่จะพัฒนาโรคมากกว่าผู้ที่มีตัวแปรAPOE3 ทั่วไปสามถึงสี่เท่า ร่วมกับ Holtzman ทีมวิจัยรวมถึงผู้เชี่ยวชาญด้านจุลินทรีย์ในลำไส้และผู้ร่วมเขียน Jeffrey I. Gordon, MD, ศาสตราจารย์มหาวิทยาลัย Dr. Robert J. Glaser และผู้อำนวยการ Edison Family Center for Genome Sciences & Systems Biology; ผู้เขียนคนแรก Dong-Oh Seo, PhD, อาจารย์ด้านประสาทวิทยา; และผู้ร่วมเขียน Sangram S. Sisodia, PhD, ศาสตราจารย์ด้านประสาทชีววิทยาที่มหาวิทยาลัยชิคาโก เมื่อหนูดัดแปลงพันธุกรรมดังกล่าวถูกเลี้ยงภายใต้สภาวะปลอดเชื้อตั้งแต่แรกเกิด พวกมันไม่ได้รับไมโครไบโอมในลำไส้ และสมองของพวกมันแสดงความเสียหายที่อายุ 40 สัปดาห์น้อยกว่ามากเมื่อเทียบกับสมองของหนูที่มีไมโครไบโอมปกติของหนู เมื่อหนูเหล่านี้ถูกเลี้ยงภายใต้สภาวะปกติที่ไม่ผ่านการฆ่าเชื้อ พวกมันก็จะพัฒนาไมโครไบโอมตามปกติ อย่างไรก็ตาม การใช้ยาปฏิชีวนะเมื่ออายุได้ 2 สัปดาห์ จะเปลี่ยนองค์ประกอบของแบคทีเรียในไมโครไบโอมของพวกมันอย่างถาวร สำหรับหนูตัวผู้ มันยังลดปริมาณความเสียหายของสมองที่เห็นได้ชัดเมื่ออายุ 40 สัปดาห์ นักวิจัยกล่าวว่าผลการป้องกันการเปลี่ยนแปลงของไมโครไบโอมนั้นเด่นชัดกว่าในหนูตัวผู้ที่มี ตัวแปร APOE3 มากกว่าหนูที่มีตัวแปร APOE4ที่มีความเสี่ยงสูงอาจเป็นเพราะผลกระทบที่เป็นอันตรายของAPOE4 ได้ยกเลิกการป้องกันบางส่วน การรักษาด้วยยาปฏิชีวนะไม่มีผลต่อการเสื่อมของระบบประสาทในหนูเพศเมีย Holtzman กล่าวว่า "เรารู้อยู่แล้วจากการศึกษาเกี่ยวกับเนื้องอกในสมอง พัฒนาการของสมองตามปกติ และหัวข้อที่เกี่ยวข้องว่าเซลล์ภูมิคุ้มกันในสมองของเพศชายและเพศหญิงตอบสนองต่อสิ่งเร้าต่างกันมาก" Holtzman กล่าว "ดังนั้นจึงไม่น่าแปลกใจเลยที่เมื่อเราจัดการกับไมโครไบโอม เราเห็นความแตกต่างทางเพศในการตอบสนอง แม้ว่าจะเป็นการยากที่จะบอกว่าสิ่งนี้มีความหมายอย่างไรสำหรับผู้ชายและผู้หญิงที่เป็นโรคอัลไซเมอร์และความผิดปกติที่เกี่ยวข้อง" การทดลองเพิ่มเติมเชื่อมโยงกรดไขมันสายสั้นสามชนิดซึ่งเป็นสารประกอบที่ผลิตโดยแบคทีเรียในลำไส้บางชนิดเป็นผลิตภัณฑ์จากเมแทบอลิซึมของพวกมันกับการเสื่อมของระบบประสาท กรดไขมันทั้งสามชนิดนี้พบได้น้อยในหนูที่มีไมโครไบโอมในลำไส้ซึ่งถูกเปลี่ยนแปลงโดยการรักษาด้วยยาปฏิชีวนะ และตรวจไม่พบในหนูที่ไม่มีไมโครไบโอมในลำไส้ กรดไขมันสายสั้นเหล่านี้ดูเหมือนจะกระตุ้นการเสื่อมสภาพของระบบประสาทโดยกระตุ้นเซลล์ภูมิคุ้มกันในกระแสเลือด ซึ่งในทางกลับกันกระตุ้นเซลล์ภูมิคุ้มกันในสมองเพื่อทำลายเนื้อเยื่อสมอง เมื่อหนูวัยกลางคนที่ไม่มีไมโครไบโอมได้รับกรดไขมันสายสั้นทั้งสามตัว เซลล์ภูมิคุ้มกันในสมองของพวกมันจะมีปฏิกิริยามากขึ้น และสมองของพวกมันจะแสดงสัญญาณของความเสียหายที่เกี่ยวข้องกับเอกภาพมากขึ้น Linda McGavern, PhD, ผู้อำนวยการโครงการของ National Institute of Neurological Disorders กล่าวว่า "การศึกษานี้อาจนำเสนอข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญเกี่ยวกับวิธีที่ microbiome มีอิทธิพลต่อการเสื่อมของระบบประสาทที่มีเอกภาพ และแนะนำการรักษาที่เปลี่ยนแปลงจุลินทรีย์ในลำไส้อาจส่งผลต่อการโจมตีหรือการลุกลามของความผิดปกติของระบบประสาท" และโรคหลอดเลือดสมอง (NINDS) ซึ่งให้ทุนบางส่วนสำหรับการศึกษา การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นแนวทางใหม่ในการป้องกันและรักษาโรคเกี่ยวกับความเสื่อมของระบบประสาทโดยการปรับเปลี่ยนไมโครไบโอมในลำไส้ด้วยยาปฏิชีวนะ โปรไบโอติก อาหารพิเศษ หรือวิธีการอื่นๆ "สิ่งที่ฉันอยากรู้คือ ถ้าคุณนำหนูที่ถูกกำหนดโดยพันธุกรรมให้พัฒนาโรคเกี่ยวกับความเสื่อมของระบบประสาท และคุณจัดการกับไมโครไบโอมก่อนที่สัตว์จะเริ่มแสดงสัญญาณของความเสียหาย คุณจะชะลอหรือป้องกันการเสื่อมของระบบประสาทได้หรือไม่" โฮลต์ซแมนถาม "นั่นจะเทียบเท่ากับการเริ่มการรักษาในคนวัยกลางคนตอนปลายที่ยังมีการรับรู้ตามปกติ แต่ใกล้จะพัฒนาไปสู่ความบกพร่อง ถ้าเราสามารถเริ่มการรักษาในแบบจำลองสัตว์โตเต็มวัยที่ไวต่อพันธุกรรมประเภทนี้ก่อนที่ความเสื่อมของระบบประสาทจะปรากฎขึ้นเป็นครั้งแรก และแสดงให้เห็นว่ามันได้ผล นั่นอาจเป็นสิ่งที่เราสามารถทดสอบในคนได้"