Tarmbakterier knyttet til metaboliske ændringer og autisme i ny undersøgelse

Forskere ved California Institute of Technology har gjort en vigtig opdagelse, der kan forklare, hvordan tarmbakterier kan bidrage til autisme-lignende adfærd.

Teamet fandt ud af, at når mus blev koloniseret med tarmmikrober fra mennesker med ASD, ikke alene udviklede de autisme-lignende adfærd; de havde også ændrede genekspressionsmønstre og metabolitter i deres hjerner, sammenlignet med mus, der ikke var blevet koloniseret med bakterierne.

Kateryna Kon | Shutterstock

Tarmmikrobiota er betegnelsen, der bruges til at beskrive de mikroorganismer, der findes i den menneskelige tarm, og sammen, deres genomer omtales som mikrobiomet. Disse mikrober har et symbiotisk forhold til mennesker, udveksling af gunstige levevilkår som varme og tilgængelighed af næringsstoffer til "hjælp" med fordøjelsen, stofskifte og immunsystemrespons.

I USA, anslået 1 ud af 59 individer er ramt af autisme, hvilket forårsager en række vanskeligheder med social kommunikation og gentagen adfærd. Mange undersøgelser har tidligere fundet forskelle i tarmmikrobiomet mellem mennesker med og uden autisme.

"Imidlertid, mens denne tidligere forskning identificerer potentielt vigtige associationer, det er ikke i stand til at afgøre, om observerede mikrobiomændringer er en konsekvens af at have ASD, eller hvis de bidrager til symptomer, "siger forfatteren til den aktuelle undersøgelse, Sarkis Mazmanian, en mikrobiolog ved California Institute of Technology.

Undersøgelsen af ​​Mazmanian og kolleger støtter den voksende mængde beviser for en tarm-hjerne-forbindelse i autisme. Selvom resultaterne ikke beviser en årsagssammenhæng mellem tarmbakterier og autisme, de viser, at tarmmikrobiota kan bidrage til nogle træk ved lidelsen hos mus. De kaster også lys over en potentiel mekanisme for de effekter, der observeres hos dyrene.

"Vores undersøgelse viser, at tarmmikrobiota er tilstrækkelig til at fremme autisme-lignende adfærd hos mus. Yderligere undersøgelser er nødvendige for at imødegå virkningen af ​​tarmbakterier hos mennesker, ”Siger første forfatter Gil Sharon.

Forskningen

For at undersøge den effekt, tarmmikrobiomet kan have på autisme-lignende adfærd, holdet brugte mus, der var "bakteriefri, ”Hvilket betyder, at de var blevet dyrket i fravær af mikrober og ikke havde deres egne mikrobiomer.

Tarmprøver indeholdende mikroorganismer fra børn med og uden autisme blev overført til musene ved fækal transplantation, og par mus koloniseret med de samme mikrobiomer blev parret for at producere afkom, der var blevet udsat for de humane mikrober i de tidlige udviklingsstadier.

Afkommet gennemgik derefter test, der bruges til at bestemme autisme-lignende adfærd hos mus og registrerede, hvor ofte de stemte og interagerede med andre mus. Forskerne forsøgte også at stimulere den gentagne adfærd, der nogle gange ses hos mennesker med autisme ved at indføre kugler i dyrenes bure og se, hvor mange musene begravede.

Som rapporteret i journalen Celle , musene koloniseret med bakterier fra børn med ASD (ASD mikrobiota) demonstrerede autisme-lignende adfærd, der henviser til, at dyrene uden ASD -mikrobiota ikke udviste denne adfærd.

Sammenlignet med mus uden ASD -mikrobiota, dem med bakterierne interagerede mindre med andre mus, vokaliserede mindre og demonstrerede mere gentagen adfærd. Alle disse adfærd lignede de adfærdsmæssige træk, der ses hos mennesker med ASD.

Næste, forskerne dissekerede dyrenes hjerner og udførte RNA -analyse for at lede efter forskelle mellem de to grupper i, hvordan DNA behandles (splejses), før det bruges til at producere et protein.

Musene med ASD -mikrobiota udviste forskelle i splejsning for 560 gener, 52 af dem vides at være forbundet med autisme.

Virkningerne var 'dybtgående'

Sharon siger, at dette er et spændende tip om, at produkter fra tarmmikrober på en eller anden måde kan ændre autismerisiko ved at påvirke, hvilke former for proteiner der dannes i hjernen.

Da teamet analyserede dyrenes tarm, de fandt også forskelle mellem grupper i niveauerne af 27 metabolitter-molekyler, der produceres som følge af fordøjelse og mikrobiel metabolisme.

I særdeleshed, metabolitterne 5-aminovalerinsyre (5AV) og taurin var lavere hos musene med ASD-mikrobiota. ASD har undertiden været karakteriseret ved en ubalance mellem excitatoriske og hæmmende signaler i hjernen.

Da 5AV og taurin vides at påvirke hæmmende neurale receptorer kaldet GABA -receptorer, forskerne var interesserede i at finde ud af, at niveauerne af disse metabolitter viste sig at være lavere hos musene med ASD -mikrobiota.

"Vi var overraskede over at se, hvor dybe virkningerne var, "siger Sharon.

Forskerne vendte sig derefter til en anden musemodel af autisme - en stamme kaldet BTBR -mus, der naturligt demonstrerer autisme -lignende adfærd. Ved behandling af musene med 5AV eller taurin, teamet fandt ud af, at dyrene faktisk udviste mindre asocial og gentagen adfærd. Desuden, analyse af dyrenes hjerner viste, at 5AV, i særdeleshed, nedsat neural ophidselse.

Mazmanian siger, at resultaterne giver spor om den rolle, tarmmikrobiota spiller i de neurale ændringer, der er forbundet med ASD:

Det tyder på, at ASD -symptomer en dag kan afhjælpes med bakterielle metabolitter eller et probiotisk lægemiddel. Yderligere, det åbner muligheden for, at ASD, og måske andre klassiske neurologiske tilstande, kan behandles med terapier, der retter sig mod tarmen frem for hjernen, en tilsyneladende mere håndterbar tilgang. "

Neurovidenskabsmand John Cryan (University College Cork, Irland), der ikke var involveret i forskningen, siger, at resultaterne er "ret opmuntrende", og at tanken om, at metabolitter kan påvirke hjernens aktivitet, er plausibel, giver mening og vil være med til at skubbe feltet fremad.

Cryan understreger, at resultaterne sandsynligvis ikke umiddelbart vil give nye mikrobiombaserede behandlinger; de to metabolitter, der fremhæves her, kan vise sig at være uafhængige af autisme hos mennesker.

Stadig, forskningen begrunder en jagt på andre metabolitter, der mangler i tarmen eller hjernen hos mennesker med lidelsen. Dette vil opmuntre feltet til, at der er noget der.

Dr. John Cryan, Neurolog

• Allergi forbundet med højere junkfood -forbrug,
• Undersøgelse fremhæver behovet for at uddanne onkologer om molekylær profilering