Crevna mikrobiota i mozak

Trendovi u shvatanju funkcionalnih mehanizama centralnog nervnog sistema (CNS) i složenih procesa koji čine život, neizostavno uvode značaj digestivnog trakta u razvoju jedinke i održavanju fizioloških procesa. Kompleksnost procesa koji se dešavaju u crevima, autonomnost u funkcionisanju, obilje hormona i parakrinih supstanci koje se proizvode u digestivnom traktu, a svojstveni su CNS-u, nameću potrebu za terminom ';';drugi mozak';'; (engl. second brain) i fokus na potencijalne etiološke faktore neuroloških i psihijatrijskih oboljenja upravo na nivou digestivnog trakta. Znajući da je crevna sluznica bogato naseljena mikroorganizmima, koji osim fizičkog prisustva i lokalnih efekata na sluznicu, ostvaruju znatni sistemski efekat preko metabolita i drugih faktora koje sekretuju, jasno je da osovinu mozak - crevo (engl. gut-brain axis) mikrobiota creva dodatno komplikuje. Odnos crevnog mikrobioma i CNS-a je bidirekcioni, sa direktnim i brojnim indirektnim efektima (1). ; Efekat nervnog sistema na mikrobiotu odvija se posredstvom enteričkog nervnog sistema, stimulacijom motiliteta, povećanjem propustljivosti epitela, sekrecijom crevnog sadržaja, difuznim neuroendokrinim sistemom, i čak direktnim delovanjem na gensku ekspresiju mikroorganizama (2).

Efekat crevne mikrobiote na razvoj CNS-a počinje nedugo nakon rođenja, budući da je prenatalna crevna sluznica uglavnom sterilna. Način porođaja, dojenje ili ishrana mlečnim formulama, rana upotreba antibiotika pokazuju značajni efekat na razvoj imunskih i metaboličkih bolesti, a u krajnjoj liniji i neuroloških poremećaja poput Alchajmerove bolesti. Primećena je promena mikrobiote vaginalne sluznice trudnih žena, u smislu smanjena diverziteta i dominacija Lactobacillus spp., Bacteroidales, i Actinomycetales, te vaginalnim porođajem započinje kolonizacija creva, a nastavlja se dojenjem i kontaktom sa okruženjem, do uspostavljanja harmonije. Osim mikroorganizama, dojenjem novorođenče unosi potrebne oligosaharide za ispravan metabolizam pojedinih mikroorganizama i održavanje homeostaze mikrobioma. Bilo kakvo naruašavanje normalnog razvoja mikrobiote creva, ima uticaj i na imunski i nervni sistem jedinke (3).

Komunikacija crevne mikrobiote i centralnog nervnog sistema se odvija mnogim putevima. Nerv lutalac (lat. n. vagus) ascendentno prenosi informacije iz digestivnog trakta u moždano stablo, hipotalamus i limbički sistem, time delujući na osnovne životne funkcije, emocije i kogniciju, a descendentno informacije iz limbičkog sistema (4). Efekat metabolita mikroorganizama ima značajan uticaj na enteroendokrini sistem i oslobađanje brojnih hormona u krvotok poput holecistokinina, neuropeprida Y, peptid YY, supstancije P. ;

Brojne bakterijske vrste poput Lactobacillus spp. i Bifidobacterium spp. produkuju gama aminobuternu kiselinu (GABA) koja je glavni inhibitorni neurotransmiter u mozgu. Candida spp., Escherichia spp., i Enterococcus spp. produkuju serotonin, a Bacillus spp. dopamin. Kratkolančane masne kiseline kao produkt metabolizma imaju snažan uticaj na memoriju i učenje (5). Stres i aktivacija hipotalamo-hipofizne-adrenalne osovine dovodi se u vezu sa povećanom propustljivošću creva i mogućim povećanim prodorom mikrobiote u sterilne regije i posledičnom inflamacijom, a jednako i sa smanjenjem nervnih faktora u hipokampusu (engl. brain derived neurotrophic factor – BDNF) kao i sniženim nivoom ekspresije NMDA receptora u mozgu, sa mogućim efektom na razvoj shizofrenije (4,5). ; Veza mikrobiote sa autističnim sprektrom poremećaja se ogleda u značajnoj učestalosti digestivnih tegoba kod osoba sa autističnim poremećajem, ali i sa znatno prisutnijim rodovima Faecalibacterium i Clostridium nego u normalnoj populaciji (4). Takođe, veza mikrobiote i neurodegenerativnih oboljenja je posredovana imunskim sistemom, sa značajnim uticajem mikroglije u samoj patogenezi (4,7).

Eksperimenti sa miševima koji su odgajani u sterilnim uslovima jasno ukazuju na uticaj mikrobiote na razvoj i funkciju mozga, smanjenje kognicije, ometenu adultnu neurogenezu, povećanje anksioznosti i smanjenje motivacije, poremećaj raspoloženja i depresivno ponašanje (4,6).

Poznati i još uvek nejasni mehanizmi interakcije crevne mikrobiote i stanja centralnog nervnog sitstema, ali i organizma uopšte, nameću potrebu za daljim istraživanjem osovine mozak - crevo što se i oslikava ogromnim interesovanjem naučne zajednice.

Autor: Miloš Drljača

LITERATURA

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 ; ; ;