Il microbioma intestinale influenza il modello di attivazione nel cervello di ratto durante la dipendenza da oppiacei

Quando Sierra Simpson era al college, è stata malata per un anno con febbri ricorrenti e vomito. I suoi medici non riuscivano a capire cosa avesse. Sospettando un'infezione batterica, hanno provato a trattarla con alte dosi di antibiotici.

"Si è scoperto che avevo la malaria e avevo bisogno di un trattamento diverso, "Ha detto Simpson. "Ma a quel punto gli antibiotici avevano incasinato il mio stomaco e mi sentivo più ansioso di prima."

Gli antibiotici uccidono i batteri che causano malattie, ma distruggono anche molti dei batteri benefici che vivono nelle nostre viscere, un effetto collaterale che è stato collegato a una serie di problemi di salute a lungo termine. Quell'esperienza è stata l'impulso per l'interesse di Simpson per la scienza del microbioma e l'asse intestino-cervello -; studi sui molti modi in cui i batteri, virus e altri microbi che vivono nel nostro corpo influenzano il nostro benessere fisico e mentale.

Come studente laureato ora in buona salute, Simpson ha inizialmente lavorato su tecniche per visualizzare le molecole nel cervello. Ma non riusciva a scuotere il suo interesse per il microbioma intestinale e le sue connessioni con il cervello.

Così un giorno, Sierra entra nel mio laboratorio e mi chiede se sarei interessato a esplorare potenziali connessioni tra il microbioma intestinale e ciò che il mio laboratorio in genere studia:abuso di droghe e dipendenza. All'inizio ero riluttante. Dopotutto, Ho pensato che se c'era qualcosa lì, qualcuno l'avrebbe scoperto ormai. Ma abbiamo deciso di provarci".

Olivier George, dottorato di ricerca, professore associato di psichiatria presso la University of California San Diego School of Medicine

In uno studio pubblicato il 27 aprile 2020 in eNeuro , Simpson, George e il team hanno scoperto che il microbioma intestinale influenza il modello di attivazione nel cervello di un ratto durante la dipendenza e l'astinenza da oppiacei.

"Come spesso devi fare nella scienza, prima colpiamo il problema con un martello per vedere come si rompe il sistema, poi torna indietro da lì, " ha detto Simpson.

Con ciò intende dire che per determinare se il microbioma intestinale ha influenzato la tossicodipendenza, prima avevano bisogno di confrontare un organismo con un normale microbioma intestinale con uno senza. Fare quello, i ricercatori hanno somministrato ad alcuni ratti antibiotici che hanno impoverito l'80% dei loro microbi intestinali. Tutti i ratti -; quelli con e senza microbi intestinali -; dipendevano dalla prescrizione dell'antidolorifico oppioide ossicodone. Quindi alcuni dei ratti di ciascun gruppo sono andati in ritiro.

"Per me, la cosa più sorprendente era che i topi sembravano tutti uguali in superficie, "Ha detto George. "Non ci sono stati grandi cambiamenti nell'effetto antidolorifico degli oppioidi, o sintomi di astinenza o altri comportamenti tra i ratti con e senza microbi intestinali".

Non è stato fino a quando il team ha esaminato il cervello dei ratti che ha visto una differenza significativa. Il tipico schema di reclutamento dei neuroni in diverse parti del cervello durante l'intossicazione e l'astinenza è stato interrotto nei ratti che erano stati trattati con antibiotici, e quindi mancava della maggior parte dei loro microbi intestinali. Soprattutto, durante l'intossicazione, ratti con microbi intestinali impoveriti avevano neuroni più attivati ​​nelle regioni del cervello che regolano lo stress e il dolore (grigio periacqueduttale, locus coeruleus) e le regioni coinvolte nell'intossicazione e nell'astinenza da oppiacei (amigdala centrale, amigdala basolaterale). Durante il ritiro, ratti impoveriti di microbi avevano meno neuroni attivati ​​nell'amigdala centrale, rispetto ai ratti con microbiomi intestinali normali.

"Sono stati molti mesi a contare i punti neri, " Simpson ha detto. "Ma alla fine è diventato chiaro che, almeno nei ratti, i microbi intestinali alterano il modo in cui il cervello risponde ai farmaci".

Questo cambiamento potrebbe influenzare il comportamento, lei spiegò, perché una diminuzione dei neuroni reclutati nell'amigdala centrale potrebbe causare meno sintomi di astinenza, che a sua volta può portare a un rischio maggiore di abuso di droghe.

Ora, Il team di George sta ampliando i propri studi per includere ratti che si autosomministrano ossicodone e ratti incrociati che sono geneticamente più diversificati. Stanno anche cercando firme microbiche o chimiche nei ratti che potrebbero indicare quali sono più suscettibili alla dipendenza, con e senza microbi intestinali.

Inoltre, i ricercatori stanno estraendo dati sul microbioma umano, che includono utilizzatori di oppioidi e antibiotici, per vedere se seguono tendenze simili a quelle osservate nei ratti.

"Non solo questo studio suggerisce che i microbi intestinali possono svolgere un ruolo nella tossicodipendenza, se troviamo effetti simili negli esseri umani, potrebbe cambiare il modo in cui pensiamo alla co-prescrizione di antibiotici e antidolorifici, per esempio quando una persona si sottopone a un intervento chirurgico, "Ha detto George. "Il modo in cui i microbi intestinali di una persona sono colpiti potrebbe renderli più o meno sensibili agli oppioidi. La chiave ora sarà cercare biomarcatori in modo da poter prevedere come una persona potrebbe rispondere prima di trattarla".

Quanto a Simpson, ha conseguito il dottorato solo una settimana e mezza fa, dopo aver difeso con successo la sua tesi virtualmente -; presentando i risultati della sua ricerca al suo comitato consultivo, famiglia e amici mentre si riparano sul posto durante la pandemia di COVID-19. Prossimo, Simpson rivolgerà le sue attenzioni a una startup che sta lanciando per far avanzare ulteriormente e commercializzare i risultati della sua ricerca.

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