Forskningen är den första som visar dessa kombinerade händelser i samband med kemoterapi, och öppnar dörren till möjligheten att reglering av tarmbakterier inte bara kan lugna kemo -biverkningar som illamående och diarré, men också potentiellt minska minnes- och koncentrationsproblem som många canceröverlevande rapporterar.
Mer forskning behövs för att ytterligare förstå hur den kemomodifierade tarmen påverkar hjärnan på ett sätt som kan påverka beteendet. Samma labb vid Ohio State University fortsätter musstudier för att testa förhållandet och köra en parallell klinisk prövning på bröstcancerpatienter.
Detta är första gången någon ens har tittat för att se om det finns ett samband mellan tarmsymtomen och hjärnsymtomen i samband med kemoterapi. Det har gjorts studier på människor som tyder på att kemo förändrar mikrober i tarmen, och vår studie på möss hade liknande resultat.
Vi kunde se att det sker hjärnförändringar samtidigt som tarmen förändras. Vi tittade också på inflammation, och ja, det sker alla dessa förändringar samtidigt. Så det finns korrelationer, och nu tittar vi på kausalitet. "
Leah Pyter, huvud författare, biträdande professor i psykiatri och beteendehälsa och en utredare vid Institute for Behavioral Medicine Research i Ohio State
Studien publiceras idag (11 november) i tidskriften Vetenskapliga rapporter .
För denna studie, honmöss fick sex injektioner av kemoterapiläkemedlet paklitaxel och en kontrollgrupp av möss fick placeboinjektioner. Jämfört med kontrollerna, de behandlade mössen gick ner i vikt och visade tecken på trötthet, och deras prestanda på test tyder på att de hade minnesförlust.
De behandlade djurs tarmar, blod och hjärnor påverkades också på sätt som inte ses hos kontrollmössen. Blandningen av bakterier i tarmmikrobiomet förändrades, och vävnaden som täcker tjocktarmen blev onormalt förlängd. Specifika proteiner fanns i cirkulerande blod och hjärnan - tillsammans med aktiverade immunceller i hjärnan - allt som tyder på att immunsystemet var upptaget med att producera en total kroppsinflammatorisk respons.
Händelsekvensen föreslog att alla dessa fysiologiska förändringar var relaterade:tarmen visade tecken på permeabilitet, vilket betyder att bakterier kan glida ur täta korsningar i tarmen, en händelse som utlöser en attack av immunsystemet. När hjärnan upptäcker genom blodet och neurala signaler att kroppens immunsystem är aktiverat, hjärnan svarar in natura med sin egen inflammation. Och hjärninflammation är den skyldige bakom de "mentala dimman" -symtomen som kallas kemohjärna.
Pyters team testade all data för associationer och fann de starkaste korrelationerna mellan förändringar i tarmmikroberna och i tjocktarmen och aktiveringen av immunceller som kallas mikroglia i hjärnan.
"Varje gång kemo minskade bakterier i tarmen, den minskningen var korrelerad med dessa celler i hjärnan, sa Pyter, också medlem i Cancer Control Research Program vid Ohio State Comprehensive Cancer Center.
"Detta tyder på att kemoterapi påverkar mikroberna i tarmen och påverkar slemhinnan i tarmen, och båda dessa förändringar orsakar inflammation i periferin, som skapar signaler som främjar inflammation i hjärnan, "sa hon." Det är så vi får hjärnans engagemang - genom immunsystemet. Och inflammation i hjärnan leder till sjukdomsbeteenden som trötthet och viktminskning, liksom kognitiv försämring. "
Bekräftelse av dessa kopplingar kan leda till interventioner för cancerpatienter - antingen koststrategier som probiotika eller prebiotika eller möjligen avföringstransplantation - för att främja bakterier och tillstånd i tarmen som skyddar hjärnan mot inflammation, vilket bör minska kemohjärnans symtom.
"Detta är bara det första steget för att försöka sprida konceptet för att se om dessa hårda tarmeffekter av kemo har något att göra med kemohjärnan. Det ser ut att ha potential, "Sa Pyter.