Undersøgelse undersøger molekylære forbindelser mellem genetik,

tarmmikrobiom og hukommelse En ny undersøgelse er blandt de første til at spore de molekylære forbindelser mellem genetik, tarmmikrobiomet og hukommelsen i en musemodel opdrættet for at ligne mangfoldigheden i den menneskelige befolkning.

Mens der tidligere er fundet spændende forbindelser mellem tarmmikrobiomet og hjernen, et team af forskere fra to amerikanske Department of Energy nationale laboratorier fandt nye tegn på håndgribelige forbindelser mellem tarmen og hjernen. Teamet identificerede laktat, et molekyle produceret af alle arter af en tarmmikro, som en vigtig hukommelsesfremmende molekylær messenger. Værket blev offentliggjort 17. april i tidsskriftet BMC Microbiome.

Vores undersøgelse viser, at mikrobiomet kan samarbejde med genetik for at påvirke hukommelsen. "

Janet Jansson, mikrobiel økolog ved Pacific Northwest National Laboratory og en tilsvarende forfatter til undersøgelsen

Forskere ved, at mus, der er fodret med mikrober, der gavner sundheden, kaldet probiotika, opleve flere positive fordele. Forskere ved også, at mikrober producerer molekyler, der bevæger sig gennem blodet og fungerer som kemiske budbringere, der påvirker andre dele af kroppen, herunder hjernen. Imidlertid, det var ikke klart, hvilke specifikke mikroorganismer og mikrobielle molekylære budbringere der kunne påvirke hukommelsen indtil nu.

"Udfordringen er, at en mus unikke genetiske sammensætning og miljøforhold også påvirker dens hukommelse og mikrobiom, "sagde Antoine Snijders, en bioscientist ved Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) og medkorresponderende forfatter. "For at vide, om et mikrobielt molekyle påvirker hukommelsen, vi havde brug for at forstå samspillet mellem genetik og mikrobiomet. "

Mikrobiomets indvirkning på hukommelsen er et meget aktivt forskningsområde nu, han tilføjede, med mere end 100 artikler udgivet i de sidste fem år om forbindelser mellem almindelig probiotika og hukommelse.

Musgenetik påvirker hukommelse og tarmmikrobiom

Inden de kunne begynde at jage efter molekyler, der kan være involveret i hukommelsesforbedring, Jansson, Snijders og deres kolleger havde brug for at bestemme, hvordan genetik påvirker hukommelsen.

Forskerne startede med en samling mus kaldet Collaborative Cross. De avlede 29 forskellige musestammer for at efterligne den genetiske og fysiske mangfoldighed af en menneskelig befolkning. Det inkluderer mus i forskellige størrelser, pelsfarver og disposition (f.eks. frygtsom eller fed). Forskere kender også genom -sekvenserne for hver stamme.

Først, holdet gav hver musestamme en hukommelsestest. Derefter screenede de hver stamme for genetiske variationer og korrelerede disse variationer med hukommelsesresultaterne. De fandt to sæt gener forbundet med hukommelse. Den ene var et sæt nye kandidatgener til påvirkning af kognition, mens det andet sæt gener allerede var kendt.

Næste, forskerne analyserede tarmmikrobiomet for hver stamme, så de kunne lave mikrobielle forbindelser til den genetik og hukommelsesforbindelser, de allerede havde. De identificerede fire familier af mikrober, der var forbundet med forbedret hukommelse. Den mest almindelige af dem var en art af Lactobacillus, L. reuteri.

For at teste denne forening, forskerne fodrede L. reuteri til kimfrie mus uden tarmmikrober og testede derefter musens hukommelse. De oplevede en betydelig forbedring i forhold til kimfrie mus, der ikke fodrede mikrober. De fandt også den samme forbedring, da de fodrede kimfrie mus en af ​​to andre Lactobacillus-arter.

"Mens der tidligere blev rapporteret om en forbindelse mellem Lactobacillus og hukommelse, vi fandt det også uafhængigt i denne objektive genetiske skærm, "Snijders sagde." Disse resultater tyder på, at genetisk variation i høj grad styrer hukommelsen, såvel som forskellene i sammensætningen af ​​tarmmikrobiomet på tværs af stammer. "

Kost og probiotika øger hukommelsen

Endelig, forskerne ønskede at identificere, hvilke mikroberelaterede molekyler der kunne være involveret i hukommelsesforbedring. De analyserede afføring, blod og hjernevæv fra kimfrie mus, der hver fodrede en bestemt art af Lactobacillus. Laktat var et af de almindelige metaboliske molekylære biprodukter; det er også et molekyle, som alle Lactobacillus -stammer producerer.

Teamet fodrede laktat til mus, der tidligere var identificeret til at have dårlig hukommelse og bemærkede, at deres hukommelse blev forbedret. Mus fodret med laktat eller Lactobacillus mikrober havde også øgede niveauer af gamma-aminosmørsyre (GABA), en molekylær messenger knyttet til hukommelsesdannelse i deres hjerner.

For at se, om den samme molekylære mekanisme også kan gælde hos mennesker, forskerne kontaktede Paul Wilmes, ved universitetet i Luxembourg, der udviklede en lille chip, der efterligner, hvor mikrober interagerer med menneskeligt tarmvæv. Da Wilmes og hans kolleger testede L. reuteri i denne chip, de så, at laktat produceret af mikroberne rejste gennem det menneskelige tarmvæv, hvilket indikerer, at det kan komme ind i blodbanen og potentielt rejse til hjernen.

"Selvom denne forskning styrker ideen om, at kost, genetik, og adfærd-som hukommelse-er forbundet, yderligere arbejde er nødvendigt for at vise, om Lactobacillus kan forbedre hukommelsen hos mennesker, "Sagde Jansson.

Snijders var enig, tilføjer, at det måske er muligt en dag at bruge probiotika til at forbedre hukommelsen i målgrupper, såsom mennesker med indlæringsvanskeligheder og neurodegenerative lidelser.

• Ændringer i tarmmikrobiomet kan forbedre kræftresultater for rygere
• Gennembrudsundersøgelse viser, at flydende biopsitest sikkert kan opdage 26 udiagnosticerede kræftformer