Tarmmikrobiomet påvirker mønsteret for aktivering i rottehjerne under opioidafhængighed

Da Sierra Simpson var på college, hun var syg i et år med tilbagevendende feber og opkastning. Hendes læger kunne ikke finde ud af, hvad hun havde. Mistænker en bakteriel infektion, de forsøgte at behandle hende med høje doser antibiotika.

”Det viste sig, at jeg havde malaria og havde brug for en anden behandling, "Simpson sagde." Men da havde antibiotikaet rodet med min mave, og jeg følte mig mere angst, end jeg havde før. "

Antibiotika dræber sygdomsfremkaldende bakterier, men de ødelægger også mange af de gavnlige bakterier, der lever i vores tarm, en bivirkning, der har været knyttet til en række langsigtede sundhedsproblemer. Denne oplevelse var drivkraften for Simpsons interesse for mikrobiomvidenskab og tarm -hjerne -aksen -; undersøgelser af de mange måder, bakterier, vira og andre mikrober, der lever i vores kroppe, påvirker vores fysiske og psykiske velbefindende.

Som en nu sund kandidatstuderende, Simpson arbejdede først på teknikker til at visualisere molekyler i hjernen. Men hun kunne ikke ryste sin interesse for tarmmikrobiomet og dets forbindelser til hjernen.

Så en dag, Sierra går bare ind i mit laboratorium og spørger mig, om jeg ville være interesseret i at undersøge potentielle forbindelser mellem tarmmikrobiomet og hvad mit laboratorium typisk studerer - stofmisbrug og afhængighed. Jeg var tilbageholdende i starten. Trods alt, Jeg tænkte, hvis der var noget der, nogen ville have opdaget det nu. Men vi besluttede at prøve det. "

Olivier George, Ph.d., lektor i psykiatri ved University of California San Diego School of Medicine

I en undersøgelse offentliggjort 27. april, 2020 i eNeuro , Simpson, George og team opdagede, at tarmmikrobiomet påvirker aktivitetsmønsteret i en rottehjerne under opioidafhængighed og tilbagetrækning.

"Som du ofte skal gøre inden for videnskab, vi ramte først problemet med en hammer for at se, hvordan systemet går i stykker, så gå tilbage derfra, "Sagde Simpson.

Med det mener hun, at for at afgøre, om tarmmikrobiomet påvirkede stofmisbrug, de havde først brug for at sammenligne en organisme med et normalt tarmmikrobiom med en uden. At gøre det, forskerne gav nogle rotter antibiotika, der udtømte 80 procent af deres tarmmikrober. Alle rotter -; dem med og uden tarmmikrober -; var afhængige af receptpligtig opioid smertelindring oxycodon. Derefter gik nogle af rotterne fra hver gruppe i tilbagetrækning.

"Til mig, det mest overraskende var, at rotterne alle lignede det samme på overfladen, "George sagde." Der var ikke nogen større ændringer i opioids smertelindrende effekt, eller symptomer på tilbagetrækning eller anden adfærd mellem rotterne med og uden tarmmikrober. "

Det var først, da holdet så på rotternes hjerner, at de så en betydelig forskel. Det typiske mønster for neuronrekruttering til forskellige dele af hjernen under forgiftning og tilbagetrækning blev forstyrret hos rotter, der var blevet behandlet med antibiotika, og manglede dermed de fleste af deres tarmmikrober. Især, under forgiftning, rotter med tarmede tarmmikrober havde flere aktiverede neuroner i hjernens områder, der regulerer stress og smerter (periaqueductal grå, locus coeruleus) og regioner involveret i opioidforgiftning og tilbagetrækning (central amygdala, basolateral amygdala). Under tilbagetrækning, rotter, der var tømt for mikrober, havde færre aktiverede neuroner i den centrale amygdala, sammenlignet med rotter med normale tarmmikrobiomer.

"Det var mange måneder med at tælle sorte prikker, "Simpson sagde." Men i sidste ende blev det klart, at, i hvert fald hos rotter, tarmmikrober ændrer den måde, hjernen reagerer på medicin. "

Dette skift kan påvirke adfærd, forklarede hun, fordi et fald i neuroner rekrutteret i den centrale amygdala kan resultere i færre abstinenssymptomer, hvilket igen kan føre til en højere risiko for stofmisbrug.

Nu, Georges team udvider deres undersøgelser til at omfatte rotter, der selv administrerer oxycodon og udavlede rotter, der er mere genetisk forskellige. De leder også efter mikrobielle eller kemiske signaturer hos rotter, der kan indikere, hvilke der er mere modtagelige for afhængighed, med og uden tarmmikrober.

Ud over, forskerne udvinder menneskelige mikrobiomedata, som omfatter brugere af opioider og antibiotika, for at se, om de følger tendenser, der ligner dem, de observerede hos rotter.

"Ikke alene tyder denne undersøgelse på, at tarmmikrober kan spille en rolle i stofmisbrug, hvis vi finder lignende virkninger hos mennesker, det kan ændre den måde, vi tænker på co-ordination af antibiotika og smertestillende midler, for eksempel når en person opereres, "George sagde." Den måde, en persons tarmmikrober påvirkes på, kan gøre dem mere eller mindre følsomme over for opioiderne. Nøglen nu vil være at lede efter biomarkører, så vi kan forudsige, hvordan en person kan reagere, før vi behandler dem. "

Hvad Simpson angår, hun fik sin ph.d. for bare halvanden uge siden, efter med succes at have forsvaret sit speciale virtuelt -; forelægger sine forskningsresultater for sit rådgivende udvalg, familie og venner, mens de beskyttede sig på plads under COVID-19-pandemien. Næste, Simpson vil henlede opmærksomheden på et opstartsfirma, hun lancerer for yderligere at fremme og kommercialisere sine forskningsresultater.

• Ny retningslinje giver evidensbaserede anbefalinger til klinisk håndtering af EoE
• Tarmmikrobiota kunne forudsige sværhedsgraden af ​​COVID-19