Transplantasjon av tarmbakterier fra stress-sårbare rotter endrer atferd,

hjerneinflammasjon hos mottaker Forskere har vist at transplantasjon av tarmbakterier, fra et dyr som er sårbart for sosial stress til et ikke-stresset dyr, kan forårsake sårbar oppførsel hos mottakeren. Forskningen avslører detaljer om biologiske interaksjoner mellom hjernen og tarmen som en dag kan føre til probiotiske behandlinger for psykiske lidelser hos mennesker som depresjon.

"Hos rotter som viser atferd av depressiv type i en laboratorietest, vi fant ut at stress forandrer tarmmikrobiomet-populasjonen av bakterier i tarmen, "sa studieleder Seema Bhatnagar, PhD, en nevroforsker ved Institutt for anestesiologi og kritisk omsorg ved Children's Hospital of Philadelphia (CHOP). "Dessuten, da vi transplanterte bakterier fra de stress-sårbare rotter til rotter som ikke hadde blitt stresset, mottakerdyrene viste lignende oppførsel. "

Bhatnagar la til at stress også økte betennelsen i hjernen til sårbare rotter, og at denne betennelsen dukket opp hos ikke -stressede rotter etter at de mottok transplantasjoner fra sårbare dyr.

Studieteamet publiserte sine funn online 4. mars, 2019 i Molekylær psykiatri .

Bhatnagar leder programmet Stress Neurobiology ved CHOP, og mange av medforfatterne hennes er medlemmer av PennCHOP Microbiome Program, et samarbeid mellom forskere ved CHOP og Perelman School of Medicine ved University of Pennsylvania. Programmet tar sikte på å bedre forstå mikrobiesamfunnene i kroppene våre og endre deres egenskaper for å forbedre menneskers helse. Chunyu Zhao, PhD, av det programmet, utførte mikrobiomedataanalyse og er medforfatter av avisen.

Forskere vet allerede at hjerne og tarm påvirker hverandre. Hos mennesker, pasienter med psykiatriske lidelser har forskjellige populasjoner av tarmmikrober sammenlignet med mikrober hos friske individer, med parallelle funn også sett i dyremodeller av psykiatrisk sykdom. Denne studien undersøkte mekanismer knyttet til hjerneinflammasjon, mikrobiomer og stress.

"Mennesker reagerer ikke alle identisk på de samme påkjenningene-noen er mer sårbare enn andre for å utvikle psykiatriske lidelser, andre er mer motstandsdyktige, "sa Bhatnagar." Noe lignende skjer også i forsøksdyr. "

Hos gnagere, sosiale hierarkier og territorialitet er store kilder til stress. I laboratoriet, forskere modellerer stressorer med validerte atferdsverktøy som en tvunget svømmetest eller en sosial nederlagstest for å undersøke hvordan dyr bruker mestringsstrategier for å håndtere stress. Rotter som takler mer passivt er mer sårbare for effektene av stress fordi de også viser mer angst- og depressiv oppførsel, mens rotter som takler mer aktivt er motstandsdyktige mot virkningene av sosialt stress. Basert på disse vurderingene, forskerne klassifiserte dyrene som enten sårbare eller spenstige.

Studieteamet analyserte deretter fekale mikrobiomer hos sårbare rotter, spenstige rotter, en ikke-stresset kontrollgruppe, og en placebogruppe. De fant at sårbare rotter hadde høyere andeler av visse bakterier, som Clostridia, enn de andre gruppene.

De utførte deretter fekale transplantasjoner fra tre donorgrupper-sårbare rotter, spenstige rotter eller kontroll av ikke-stressede rotter-til naive rotter, dyr som ikke hadde blitt stresset. De fant ut at forskjellige mikrobiomer endret depressiv-lignende oppførsel. Rotter som mottok transplantasjoner fra sårbare rotter, hadde større sannsynlighet for å oppføre seg depressiv-lignende oppførsel, mens rotter som mottok transplantasjoner fra spenstige dyr eller ikke-stressede dyr ikke viste noen endringer i atferd eller nevrale tiltak. Mønstre for hjerneinflammatoriske prosesser hos mottakere lignet også de som er sett i hjernen til sårbare dyr, antyder at immunmodulerende effekter av tarmbakterier som Clostridia kan ha fremmet den betennelsen. Derimot, transplantasjoner endret ikke signifikant angstlignende oppførsel.

Funnet om at tarmtransplantasjoner fra sårbare rotter økte atferd av depressiv type, men ikke angsttype hos ikke-stressede mottakere, kan peke på forskjellige mekanismer. Forfatterne sa at denne forskjellen antyder at atferd av depressiv type er mer regulert av tarmmikrobiomet, mens atferd av angststype først og fremst påvirkes av endringer i nevral aktivitet forårsaket av stressopplevelse.

"Selv om det gjenstår mye mer forskning, vi kan se for oss fremtidige applikasjoner der vi kan utnytte kunnskap om mikrobiom-hjerne-interaksjoner for å behandle menneskelige psykiatriske lidelser, "sa Bhatnagar." Folk tar allerede reseptfrie probiotika som kosttilskudd. Hvis vi til slutt kan validere fordelaktige atferdseffekter fra spesifikke bakterier, vi kunne sette scenen for nye psykiatriske behandlinger. "

• Forskere lager ‘mini-guts’ for å undersøke hvordan tarmepitel reagerer på gluten hos cøliaki-pasienter
• Biomarkør kan bidra til å forutsi første behandlingsalternativ for pasienter med metastatisk kolorektal kreft