UMass Chan, C. Elegans'ta bağırsak bakterisi-beyin sinyal bağlantısını buldu

Yeni bir çalışma yayınlandı Normal hücre biyolojisi Nörobiyoloji profesörü Ph.D. Mark Alkema, yuvarlak kurt C. elegans'ın bağırsağında bulunan spesifik B12 üreten bakteriler ile hafıza ve bilişsel işlevler için önemli bir nörotransmiter olan asetilkolin üretimi arasında önemli bir moleküler bağlantı kurmuştur.

Bilim adamları arasında diyet ve bağırsak mikroplarının beyin sağlığında önemli bir rol oynayabileceğine dair artan bir farkındalık var. Mikrobiyomun bileşimindeki değişiklikler anksiyete, depresyon, migren ve nörodejenerasyon gibi nörolojik bozukluklarla ilişkilendirilmiştir. Ancak bireysel bakteri veya besinlerin beyin fonksiyonu üzerindeki nedenini ve etkisini keşfetmek zor olmuştur.

Alchema laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı ve mevcut çalışmanın ilk yazarı olan Ph.D. Wu Qiu Kang, “Bağırsağınızda vücudunuzdaki hücrelerden daha fazla bakteri var” dedi. “Beynin karmaşıklığı, bağırsak mikrobiyomunu oluşturan yüzlerce bakteri türü ve metabolitlerin çeşitliliği, bakterilerin beyin fonksiyonlarını nasıl etkilediğini ayırt etmeyi neredeyse imkansız hale getiriyor.”

Bireysel bakterilerin spesifik beyin fonksiyonları üzerindeki etkisini izole etmek için Dr. Kang, solucanları, beyindeki uyarıcı/inhibitör sinyallemeyi bozan ve nöbet benzeri davranışlarla sonuçlanan bir mutasyona sahip tek bir bakteri türünden oluşan bir diyetle besledi. Solucanın içinde. İnsanlarda da benzer bir genetik mutasyon migrene neden olur.

Kang, bu C. elegans mutantlarını tek bir bakteri türünden oluşan diyetlerle besledi ve nöbet sıklığında değişiklikler gözlemledi. Test ettiği 40 farklı bakteri diyetinden 18'i saldırı sayısını azalttı. Daha ileri deneyler, bu bakterilerin bir kısmının ortak özelliğinin, B12 vitamini üretme yetenekleri olduğunu gösterdi.

Dr. Alkema ve Kang'a göre B12 vitamini vücuttaki kolin seviyesini azaltıyor. Birçok gıdada bulunan ve karaciğerdeki yağ metabolizması için gerekli olan bir bileşik olan kolin, metiyonin (elde edilen bir amino asit) üreten bir metabolik yol olan B12 vitaminine bağımlı metiyonin/S-adenosil metiyonin (Met/SAM) döngüsünde kullanılabilir. vücut tarafından). İnsanlarda metabolizma için gerekli olan diyet yoluyla bağırsaklarda bulunur. Bununla birlikte kolin, sinir sisteminde nörotransmitter asetilkolinin yapımında da kullanılır. Çok fazla asetilkolin, mutant solucanlarda nöbet benzeri davranışlara neden olan uyarıcı bir dengesizliğe yol açar.

Daha fazla B12 vitamini mevcut olduğunda, Met/SAM döngüsünde daha fazla kolin kullanılır ve asetilkolin üretimi için daha az kolin kalır. Asetilkolin miktarının azaltılması, sinir sistemindeki uyarıcı/inhibitör dengeyi yeniden sağlar ve C. elegans'ta nöbet aktivitesini azaltır.

Araştırmacılar, mikrobiyom, B12 vitamini, beyin fonksiyonu ve davranış arasındaki “karışmanın” etkisinin yalnızca organizmanın genetik veya çevresel olarak strese maruz kaldığı durumlarda netleştiğini belirtti. İnsanlarda B12 vitamini eksikliği, şizofreni, depresyon ve migren gibi uyarıcı/inhibitör dengesizliği ile karakterize edilen nörolojik bozukluklarla ilişkilendirilmiştir.

Alkema, “Solucanda keşfedilen moleküler mekanizmaların, B12 vitamininin çeşitli insan nörolojik bozukluklarında uyarıcı sinyaller üzerindeki etkisini de açıklayıp açıklayamayacağını belirlemek ilginç olacak” dedi.

Alkema ve meslektaşları, diğer insan hastalıklarının diğer solucan modellerini kullanarak ve diğer metabolitleri ve bakterileri test ederek, bağırsak mikrobiyomu ile beyin fonksiyonu arasındaki, insan sağlığını iyileştirmek için de kullanılabilecek diğer bağlantıları ortaya çıkarmayı umuyor.

Bu çalışma kısmen Riccio Nörobilim Fonu ve Ulusal Sağlık Enstitüleri tarafından finanse edildi ve… Cheema Ve yünlü UMass Chan Laboratuvarları ve Cornell Üniversitesi'nde kimya ve kimyasal biyoloji profesörü olan Ph.D. Frank C. Schroeder'in laboratuvarı.