Studie erforscht molekulare Verbindungen zwischen Genetik,

Darmmikrobiom und Gedächtnis Eine neue Studie ist eine der ersten, die die molekularen Verbindungen zwischen Genetik, das Darmmikrobiom und das Gedächtnis in einem Mausmodell, das so gezüchtet wurde, dass es der Vielfalt der menschlichen Bevölkerung ähnelt.

Während bereits verlockende Verbindungen zwischen dem Darmmikrobiom und dem Gehirn gefunden wurden, Ein Forscherteam zweier nationaler Laboratorien des US-Energieministeriums fand neue Beweise für greifbare Verbindungen zwischen dem Darm und dem Gehirn. Das Team identifizierte Laktat, ein Molekül, das von allen Arten einer Darmmikrobe produziert wird, als wichtiger molekularer Botenstoff, der das Gedächtnis stärkt. Die Arbeit wurde am 17. April in der Zeitschrift BMC Microbiome veröffentlicht.

Unsere Studie zeigt, dass das Mikrobiom mit der Genetik zusammenarbeiten könnte, um das Gedächtnis zu beeinflussen."

Janet Jansson, Mikrobieller Ökologe am Pacific Northwest National Laboratory und korrespondierender Autor der Studie

Wissenschaftler wissen, dass Mäuse, die mit gesundheitsfördernden Mikroben gefüttert wurden, Probiotika genannt, mehrere positive Vorteile erfahren. Wissenschaftler wissen auch, dass Mikroben Moleküle produzieren, die durch das Blut wandern und als chemische Botenstoffe wirken, die andere Teile des Körpers beeinflussen. einschließlich des Gehirns. Jedoch, Bislang war nicht klar, welche spezifischen Mikroorganismen und mikrobiellen molekularen Botenstoffe das Gedächtnis beeinflussen könnten.

„Die Herausforderung besteht darin, dass die einzigartige genetische Ausstattung und die Umweltbedingungen einer Maus auch ihr Gedächtnis und ihr Mikrobiom beeinflussen. " sagte Antoine Snijders, Biowissenschaftler am Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) und Co-korrespondierender Autor. "Um zu wissen, ob ein mikrobielles Molekül das Gedächtnis beeinflusst, Wir mussten die Interaktion zwischen Genetik und Mikrobiom verstehen."

Der Einfluss des Mikrobioms auf das Gedächtnis ist derzeit ein sehr aktives Forschungsgebiet, er fügte hinzu, mit mehr als 100 in den letzten fünf Jahren veröffentlichten Artikeln über Verbindungen zwischen gängigen Probiotika und Gedächtnis.

Mausgenetik beeinflusst Gedächtnis und Darmmikrobiom

Bevor sie nach Molekülen suchen konnten, die an der Verbesserung des Gedächtnisses beteiligt sein könnten, Janson, Snijders und ihre Kollegen mussten herausfinden, wie die Genetik das Gedächtnis beeinflusst.

Die Forscher begannen mit einer Sammlung von Mäusen namens Collaborative Cross. Sie züchteten 29 verschiedene Mäusestämme, um die genetische und physische Vielfalt einer menschlichen Population nachzuahmen. Es umfasst Mäuse unterschiedlicher Größe, Fellfarbe und Disposition (z.B. schüchtern oder mutig). Die Forscher kennen auch die Genomsequenzen jedes Stamms.

Zuerst, das Team unterzog jedem Mäusestamm einen Gedächtnistest. Dann untersuchten sie jeden Stamm auf genetische Variationen und korrelierten diese Variationen mit den Gedächtnisergebnissen. Sie fanden zwei Sätze von Genen, die mit dem Gedächtnis verbunden sind. Eines war eine Reihe neuer Kandidatengene zur Beeinflussung der Kognition, während der andere Satz von Genen bereits bekannt war.

Nächste, Die Forscher analysierten das Darmmikrobiom jedes Stamms, um mikrobielle Verbindungen zu den bereits vorhandenen Genetiken und Gedächtnisverbindungen herzustellen. Sie identifizierten vier Familien von Mikroben, die mit einem verbesserten Gedächtnis in Verbindung gebracht wurden. Die häufigste davon war eine Art von Lactobacillus, L. reuteri.

Um diese Assoziation zu testen, die Forscher verfütterten L. reuteri an keimfreie Mäuse ohne Darmmikroben und testeten dann das Gedächtnis der Mäuse. Sie sahen eine signifikante Verbesserung im Vergleich zu keimfreien Mäusen, die nicht mit Mikroben gefüttert wurden. Die gleiche Verbesserung stellten sie auch fest, als sie keimfreien Mäusen eine von zwei anderen Lactobacillus-Arten fütterten.

„Während früher über einen Zusammenhang zwischen Lactobacillus und Gedächtnis berichtet wurde, wir haben es auch unabhängig in diesem unvoreingenommenen genetischen Screen gefunden, ", sagte Snijders. "Diese Ergebnisse legen nahe, dass genetische Variation zu einem großen Teil das Gedächtnis steuert, sowie die Unterschiede in der Zusammensetzung des Darmmikrobioms zwischen den Stämmen."

Ernährung und Probiotika stärken das Gedächtnis

Schließlich, Die Forscher wollten herausfinden, welche mikrobenverwandten Moleküle an der Gedächtnisverbesserung beteiligt sein könnten. Sie analysierten Stuhl, Blut und Hirngewebe von keimfreien Mäusen, die jeweils mit einer bestimmten Lactobacillus-Art gefüttert wurden. Laktat war eines der häufigsten molekularen Nebenprodukte des Stoffwechsels; es ist auch ein Molekül, das alle Lactobacillus-Stämme produzieren.

Das Team fütterte Mäuse mit Laktat, bei denen zuvor ein schlechtes Gedächtnis festgestellt wurde, und stellte fest, dass sich ihr Gedächtnis verbesserte. Mäuse, die mit Laktat oder Lactobacillus-Mikroben gefüttert wurden, hatten auch erhöhte Werte von Gamma-Aminobuttersäure (GABA), ein molekularer Botenstoff, der mit der Gedächtnisbildung in ihrem Gehirn verbunden ist.

Um zu sehen, ob der gleiche molekulare Mechanismus auch beim Menschen zutreffen könnte, die Forscher kontaktierten Paul Wilmes, an der Universität Luxemburg, der einen winzigen Chip entwickelt hat, der nachahmt, wo Mikroben mit menschlichem Darmgewebe interagieren. Als Wilmes und seine Kollegen L. reuteri in diesem Chip testeten, Sie sahen, dass das von den Mikroben produzierte Laktat durch das menschliche Darmgewebe wanderte, Dies deutet darauf hin, dass es in den Blutkreislauf gelangen und möglicherweise zum Gehirn gelangen könnte.

"Während diese Forschung die Idee bestärkt, dass Ernährung, Genetik, und Verhaltensweisen – wie das Gedächtnis – sind miteinander verbunden, weitere Arbeiten sind erforderlich, um zu zeigen, ob Lactobacillus das Gedächtnis beim Menschen verbessern kann, “, sagte Janson.

Snijders stimmte zu, und fügte hinzu, dass es eines Tages möglich sein könnte, Probiotika zu verwenden, um das Gedächtnis bei bestimmten Bevölkerungsgruppen zu verbessern, wie Menschen mit Lernschwierigkeiten und neurodegenerativen Erkrankungen.

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