Studie undersöker molekylära samband mellan genetik,

tarmmikrobiom och minne En ny studie är bland de första som spårar de molekylära kopplingarna mellan genetik, tarmmikrobiomet och minnet i en musmodell avlad för att likna den mänskliga befolkningens mångfald.

Medan tantlänkande länkar mellan tarmmikrobiomet och hjärnan tidigare har hittats, ett team av forskare från två amerikanska energidepartementets nationella laboratorier fann nya bevis på konkreta förbindelser mellan tarmen och hjärnan. Teamet identifierade laktat, en molekyl som produceras av alla arter av en tarmmikro, som en viktig minnesförstärkande molekylär budbärare. Verket publicerades den 17 april i tidskriften BMC Microbiome.

Vår studie visar att mikrobiomet kan samarbeta med genetik för att påverka minnet. "

Janet Jansson, mikrobiell ekolog vid Pacific Northwest National Laboratory och en motsvarande författare till studien

Forskare vet att möss som har fått mikrober som gynnar hälsan, kallas probiotika, uppleva flera positiva fördelar. Forskare vet också att mikrober producerar molekyler som färdas genom blodet och fungerar som kemiska budbärare som påverkar andra delar av kroppen, inklusive hjärnan. Dock, det var inte klart vilka specifika mikroorganismer och mikrobiella molekylära budbärare som kan påverka minnet förrän nu.

"Utmaningen är att musens unika genetiska smink och miljöförhållanden också påverkar dess minne och mikrobiom, "sa Antoine Snijders, en biovetare vid Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) och motsvarande författare. "För att veta om en mikrobiell molekyl påverkade minnet, vi behövde förstå samspelet mellan genetik och mikrobiomet. "

Mikrobiomets inverkan på minnet är ett mycket aktivt forskningsområde nu, han lade till, med mer än 100 artiklar publicerade de senaste fem åren om kopplingar mellan vanlig probiotika och minne.

Musgenetik påverkar minne och tarmmikrobiom

Innan de kunde börja leta efter molekyler som kan vara inblandade i minnesförbättring, Jansson, Snijders och deras kollegor behövde bestämma hur genetik påverkar minnet.

Forskarna började med en samling möss som kallades Collaborative Cross. De uppfödde 29 olika stammar av möss för att efterlikna den genetiska och fysiska mångfalden hos en mänsklig befolkning. Den innehåller möss i olika storlekar, pälsfärger och disposition (t.ex. blyg eller fet). Forskare känner också till genomsekvenserna för varje stam.

Först, laget gav varje stam av möss ett minnestest. Därefter screenade de varje stam för genetiska variationer och korrelerade dessa variationer med minnesresultaten. De hittade två uppsättningar gener associerade med minne. En var en uppsättning nya kandidatgener för att påverka kognition, medan den andra uppsättningen gener redan var känd.

Nästa, forskarna analyserade tarmmikrobiomen för varje stam så att de kunde göra mikrobiella kopplingar till genetiken och minneslänkarna som de redan hade. De identifierade fyra familjer av mikrober som var associerade med förbättrat minne. Den vanligaste av dem var en art av Lactobacillus, L. reuteri.

För att testa denna förening, forskarna matade L. reuteri till bakteriefria möss utan tarmmikrober och testade sedan mössens minne. De såg en betydande förbättring i förhållande till bakteriefria möss som inte matades med mikrober. De fann också samma förbättring när de matade bakteriefria möss en av två andra Lactobacillus-arter.

"Medan en koppling mellan Lactobacillus och minne tidigare rapporterades, vi fann det också oberoende i denna opartiska genetiska skärm, "Snijders sa." Dessa resultat tyder på att genetisk variation i stor utsträckning styr minnet, liksom skillnaderna i tarmmikrobiomets sammansättning över stammar. "

Kost och probiotika ökar minnet

Till sist, forskarna ville identifiera vilka mikroberelaterade molekyler som kan vara inblandade i minnesförbättring. De analyserade avföring, blod och hjärnvävnad från bakteriefria möss som var och en matade en specifik art av Lactobacillus. Laktat var en av de vanliga metaboliska molekylära biprodukterna; det är också en molekyl som alla Lactobacillus -stammar producerar.

Teamet matade laktat till möss som tidigare identifierats ha dåligt minne och märkte att deras minne förbättrades. Möss som matades med laktat eller Lactobacillus-mikrober hade också ökade nivåer av gamma-aminosmörsyra (GABA), en molekylär budbärare kopplad till minnesbildning i deras hjärnor.

För att se om samma molekylära mekanism kan gälla även hos människor, forskarna kontaktade Paul Wilmes, vid universitetet i Luxemburg, som utvecklat ett litet chip som härmar där mikrober interagerar med människans tarmvävnad. När Wilmes och hans kollegor testade L. reuteri i detta chip, de såg att laktat som produceras av mikroberna reste genom människans tarmvävnad, vilket indikerar att det kan komma in i blodomloppet och eventuellt resa till hjärnan.

"Även om denna forskning stärker tanken att kost, genetik, och beteenden-som minne-är anslutna, ytterligare arbete behövs för att visa om Lactobacillus kan förbättra minnet hos människor, Sa Jansson.

Snijders höll med, tillägger att det en dag kan vara möjligt att använda probiotika för att förbättra minnet i riktade populationer, såsom personer med inlärningssvårigheter och neurodegenerativa störningar.

• Förändringar av tarmmikrobiom kan förbättra cancerresultat för rökare
• Genombrottsstudie visar att flytande biopsitest säkert kan upptäcka 26 odiagnostiserade cancerformer