Цревна микробиота и мозак

Трендови у схватању функционалних механизама централног нервног система (ЦНС) и сложених процеса који чине живот, неизоставно уводе значај дигестивног тракта у развоју јединке и одржавању физиолошких процеса. Комплексност процеса који се дешавају у цревима, аутономност у функционисању, обиље хормона и паракриних супстанци које се производе у дигестивном тракту, а својствени су ЦНС-у, намећу потребу за термином "други мозак" (енгл. second brain) и фокус на потенцијалне етиолошке факторе неуролошких и психијатријских обољења управо на нивоу дигестивног тракта. Знајући да је цревна слузница богато насељена микроорганизмима, који осим физичког присуства и локалних ефеката на слузницу, остварују знатни системски ефекат преко метаболита и других фактора које секретују, јасно је да осовину мозак - црево (енгл. gut-brain axis) микробиота црева додатно компликује. Однос цревног микробиома и ЦНС-а је бидирекциони, са директним и бројним индиректним ефектима (1). Ефекат нервног система на микробиоту одвија се посредством ентеричког нервног система, стимулацијом мотилитета, повећањем пропустљивости епитела, секрецијом цревног садржаја, дифузним неуроендокриним системом, и чак директним деловањем на генску експресију микроорганизама (2).

Ефекат цревне микробиоте на развој ЦНС-а почиње недуго након рођења, будући да је пренатална цревна слузница углавном стерилна. Начин порођаја, дојење или исхрана млечним формулама, рана употреба антибиотика показују значајни ефекат на развој имунских и метаболичких болести, а у крајњој линији и неуролошких поремећаја попут Алцхајмерове болести. Примећена је промена микробиоте вагиналне слузнице трудних жена, у смислу смањена диверзитета и доминација Lactobacillus spp., Bacteroidales, и Actinomycetales, те вагиналним порођајем започиње колонизација црева, а наставља се дојењем и контактом са окружењем, до успостављања хармоније. Осим микроорганизама, дојењем новорођенче уноси потребне олигосахариде за исправан метаболизам појединих микроорганизама и одржавање хомеостазе микробиома. Било какво наруашавање нормалног развоја микробиоте црева, има утицај и на имунски и нервни систем јединке (3).

Комуникација цревне микробиоте и централног нервног система се одвија многим путевима. Нерв луталац (лат. n. vagus) асцендентно преноси информације из дигестивног тракта у мождано стабло, хипоталамус и лимбички систем, тиме делујући на основне животне функције, емоције и когницију, а десцендентно информације из лимбичког система (4). Ефекат метаболита микроорганизама има значајан утицај на ентероендокрини систем и ослобађање бројних хормона у крвоток попут холецистокинина, неуропеприда Y, пептид YY, супстанције П.

Бројне бактеријске врсте попут Lactobacillus spp. и Bifidobacterium spp. продукују гама аминобутерну киселину (GABA) која је главни инхибиторни неуротрансмитер у мозгу. Candida spp., Escherichia spp., и Enterococcus spp. продукују серотонин, а Bacillus spp. допамин. Кратколанчане масне киселине као продукт метаболизма имају снажан утицај на меморију и учење (5). Стрес и активација хипоталамо-хипофизне-адреналне осовине доводи се у везу са повећаном пропустљивошћу црева и могућим повећаним продором микробиоте у стерилне регије и последичном инфламацијом, а једнако и са смањењем нервних фактора у хипокампусу (енгл. brain derived neurotrophic factor – BDNF) као и сниженим нивоом експресије NMDA рецептора у мозгу, са могућим ефектом на развој схизофреније (4,5). Веза микробиоте са аутистичним спректром поремећаја се огледа у значајној учесталости дигестивних тегоба код особа са аутистичним поремећајем, али и са знатно присутнијим родовима Faecalibacterium и Clostridium него у нормалној популацији (4). Такође, веза микробиоте и неуродегенеративних обољења је посредована имунским системом, са значајним утицајем микроглије у самој патогенези (4,7).

Експерименти са мишевима који су одгајани у стерилним условима јасно указују на утицај микробиоте на развој и функцију мозга, смањење когниције, ометену адултну неурогенезу, повећање анксиозности и смањење мотивације, поремећај расположења и депресивно понашање (4,6).

Познати и још увек нејасни механизми интеракције цревне микробиоте и стања централног нервног ситстема, али и организма уопште, намећу потребу за даљим истраживањем осовине мозак - црево што се и осликава огромним интересовањем научне заједнице.

Аутор: Милош Дрљача

ЛИТЕРАТУРА

1. Nagpal J, Cryan JF. Microbiota-brain interactions: Moving toward mechanisms in model organisms. 2021 Dec 15;109(24):3930-3953. doi: 10.1016/j.neuron.2021.09.036


2. Clair R. M, Osadchiy V, Kalani A, A. Mayer: The Brain-Gut-Microbiome Axis CMGH vol 6 issue 2 https://doi.org/10.1016/j.jcmgh.2018.04.003


3. Mueller NT, Bakacs E, Combellick J, Grigoryan Z, Dominguez-Bello MG. The infant microbiome development: mom matters. Trends Mol Med. 2015 Feb;21(2):109-17. doi: 10.1016/j.molmed.2014.12.002


4. Zhu X, Han Y, Du J, Liu R, Jin K, Yi W. Microbiota-gut-brain axis and the central nervous system. Oncotarget. 2017 May 10;8(32):53829-53838. doi: 10.18632/oncotarget.17754.


5. https://psychscenehub.com/psychinsights/the-simplified-guide-to-the-gut-brain-axis/ (20.12.2023.)


6. https://psychscenehub.com/psychinsights/gut-microbiome-and-depression/ (20.12.2023.)


7. Yiliang W, Zhaoyang W, Yun W, Feng L, Jiaoyan J, Xiaowei S et. Al:The Gut-Microglia Connection: Implications for Central Nervous System Diseases ; Frontiers in Immunology; vol 9;2018; DOI=;10.3389/fimmu.2018.02325 ; ; ;