Πώς ο εγκέφαλος επηρεάζει τα βακτήρια του εντέρου;

Μια νέα μελέτη σε ανθρώπους ενισχύει με πειστικό τρόπο τη σύνδεση ανάμεσα στο μικροβίωμα του εντέρου και τη λειτουργία του εγκεφάλου, ανοίγοντας τον δρόμο για στοχευμένες παρεμβάσεις στο μέλλον. Ερευνητές από τα πανεπιστήμια του Σάρεϊ και του Ροχάμπτον στη Βρετανία διαπίστωσαν ότι συγκεκριμένες μεταβολικές λειτουργίες του μικροβιώματος σχετίζονται με τα επίπεδα του GABA και του γλουταμικού —δύο κομβικών νευροδιαβιβαστών που ρυθμίζουν τη νευρωνική δραστηριότητα.

Η ισορροπία ανάμεσα στην αναστολή (GABA) και τη διέγερση (γλουταμικό), γνωστή ως ισορροπία E/I, καθορίζει τη νευροπλαστικότητα, υποστηρίζει τη γνωστική λειτουργία και συνδέεται με την ψυχική υγεία. Το εύρημα ότι το μικροβίωμα του εντέρου «συνομιλεί» με αυτά τα συστήματα του εγκεφάλου σε ανθρώπους —και όχι μόνο σε ζώα— ενισχύει την ιδέα πως ο εγκέφαλος μπορεί να επηρεάζει τα βακτήρια του εντέρου και αντίστροφα, μέσα από πολύπλοκες, αμφίδρομες οδούς.

Τι έδειξε η νέα μελέτη για το μικροβίωμα του εντέρου και τη χημεία του εγκεφάλου

Η ερευνητική ομάδα μελέτησε 61 υγιείς νεαρές γυναίκες, ηλικίας 17–25 ετών. Με χρήση φασματοσκοπίας μαγνητικού συντονισμού πρωτονίων, κατέγραψε μη επεμβατικά τα επίπεδα GABA και γλουταμικού σε τρεις εγκεφαλικές περιοχές. Παράλληλα, ανέλυσε δείγματα κοπράνων με μεταγονιδιωματική αλληλούχιση τύπου shotgun, ώστε να χαρτογραφήσει τη «γενετική εργαλειοθήκη» των εντερικών μικροβίων: την ικανότητά τους, δηλαδή, να πραγματοποιούν μεταβολικές διεργασίες που σχετίζονται με το GABA, το γλουταμινικό, τα λιπαρά οξέα βραχείας αλύσου (SCFAs) και άλλες νευροδραστικές ενώσεις.

Το κρίσιμο εύρημα; Η σχέση ανάμεσα στις μικροβιακές οδούς και τη χημεία του εγκεφάλου δεν ήταν ενιαία σε όλο τον εγκέφαλο. Αντίθετα, αναδείχθηκε ένα μωσαϊκό από συνδέσεις που διέφεραν από περιοχή σε περιοχή.

Διαφορετικές περιοχές, διαφορετικές συσχετίσεις

Ιδιαίτερα εντυπωσιακή ήταν η κάτω ινιακή έλικα, περιοχή που σχετίζεται με την οπτική επεξεργασία και χρησιμοποιήθηκε ως περιοχή σύγκρισης. Εκεί εντοπίστηκε το ευρύτερο φάσμα συσχετίσεων με μικροβιακές μεταβολικές οδούς —συμπεριλαμβανομένων οδών διάσπασης του γλουταμικού, μεταβολισμού του GABA, παραγωγής SCFAs, αλλά και οδών που σχετίζονται με την ινοσιτόλη και την παρακρεσόλη.

Στον πρόσθιο φλοιό του προσαγωγίου, μια περιοχή που εμπλέκεται στην προσοχή, τον γνωστικό έλεγχο και τη ρύθμιση των συναισθημάτων, εμφανίστηκε διαφορετικό πρότυπο: εδώ, οι πιο ισχυρές συνδέσεις αφορούσαν μικροβιακές οδούς του γλουταμικού και την παραγωγή προπιονικού οξέος, ενός SCFA με δυνητικά σημαντικό ρόλο στη σηματοδότηση μεταξύ εντέρου και εγκεφάλου.

Τέλος, στον πλαγιοραχιαίο προμετωπιαίο φλοιό —κεντρικό κόμβο για τον γνωστικό έλεγχο και την ρύθμιση συναισθημάτων— οι ερευνητές εντόπισαν πιο «στοχευμένες» συσχετίσεις, κυρίως με μία μικροβιακή οδό παραγωγής GABA. Όπως σχολίασε η καθηγήτρια Κάθριν Κοέν Καντός, το γεγονός ότι διαφορετικές περιοχές παρουσιάζουν διαφορετικές σχέσεις υποδεικνύει ότι ο άξονας εντέρου-εγκεφάλου δεν είναι μια ενιαία διαδρομή, αλλά ένα πλέγμα εξειδικευμένων σημάτων που δρουν ανά περιοχή.

Μικροβιακές οδοί, άγχος, διάθεση και ύπνος

Η ομάδα διερεύνησε επίσης αν αυτές οι μικροβιακές οδοί συνδέονται με δείκτες ψυχικής ευεξίας. Διαπιστώθηκαν ενδιαφέρουσες συσχετίσεις ανάμεσα σε συγκεκριμένες λειτουργίες του μικροβιώματος του εντέρου και το αυτοαναφερόμενο άγχος, τα καταθλιπτικά συμπτώματα και την ποιότητα του ύπνου.

– Μία οδός σχετική με το GABA συνδέθηκε με υψηλότερα επίπεδα γενικευμένου και κοινωνικού άγχους.
– Οδοί που εμπλέκονται στον μεταβολισμό της τρυπτοφάνης συσχετίστηκαν με καταθλιπτικά συμπτώματα και κοινωνικό άγχος, ενισχύοντας προηγούμενες ενδείξεις για τον ρόλο της τρυπτοφάνης (πρόδρομου της σεροτονίνης) στη διάθεση.
– Μία οδός παραγωγής προπιονικού οξέος συνδέθηκε με χειρότερη ποιότητα ύπνου.

Όπως τόνισε ο Δρ. Νίκολα Τζόνστον, η αξία της μελέτης έγκειται στο ότι «ένωσε τελείες» από τρία επίπεδα —μικροβιακά γονίδια, εγκεφαλική νευροχημεία και ψυχολογικές μετρήσεις— στους ίδιους συμμετέχοντες. Χωρίς να υποστηρίζεται ότι «ένα συγκεκριμένο βακτήριο προκαλεί άγχος», τα αποτελέσματα προσφέρουν συγκεκριμένους βιολογικούς στόχους για περαιτέρω μελέτη.

Συσχετίσεις, όχι αιτιώδεις σχέσεις: τι πραγματικά γνωρίζουμε

Σημαντικό να υπογραμμιστεί: η έρευνα ήταν διατομεακή. Αυτό σημαίνει ότι δεν μπορεί να απαντήσει αν και πώς ο εγκέφαλος επηρεάζει τα βακτήρια του εντέρου ή αν αλλαγές στη συμπεριφορά και τη νευροχημεία επηρεάζουν το έντερο. Εξίσου πιθανό είναι να υπάρχουν τρίτοι βιολογικοί παράγοντες που επηρεάζουν και τα δύο.

Επιπλέον, οι ερευνητές χαρτογράφησαν τη «δυνατότητα» του μικροβιώματος να εκτελεί συγκεκριμένες λειτουργίες (βάσει γονιδιωμάτων), όχι τα ίδια τα επίπεδα των μεταβολιτών στον οργανισμό. Με άλλα λόγια, δεν αρκεί να υπάρχει μια οδός στα μικρόβια· έχει σημασία αν και πώς αυτή εκφράζεται και αλληλεπιδρά με τον ανθρώπινο ξενιστή.

Η Κάθριν Κοέν Καντός σημείωσε ότι δεν πρόκειται απλώς για μικρόβια που «παράγουν έναν νευροδιαβιβαστή» που ταξιδεύει αυτούσιος στον εγκέφαλο. Πιθανότερο είναι να λειτουργούν πολλαπλές, έμμεσες οδοί: μέσω του πνευμονογαστρικού νεύρου, της ανοσολογικής σηματοδότησης, της ακεραιότητας του εντερικού φραγμού και μιας σειράς άλλων μεταβολιτών που διαμορφώνουν το περιβάλλον του εγκεφάλου.