Transplantation av tarmbakterier från stresskänsliga råttor ändrar beteende,

hjärninflammation hos mottagare Forskare har visat att transplantation av tarmbakterier, från ett djur som är sårbart för social stress till ett djur utan stress, kan orsaka sårbart beteende hos mottagaren. Forskningen avslöjar detaljer om biologiska interaktioner mellan hjärnan och tarmen som en dag kan leda till probiotiska behandlingar för mänskliga psykiatriska störningar som depression.

"Hos råttor som uppvisar beteende av depressiv typ i ett laboratorietest, vi fann att stress förändrar deras tarmmikrobiom-populationen av bakterier i tarmen, "sa studieledaren Seema Bhatnagar, Doktorsexamen, en neurovetenskapare vid avdelningen för anestesiologi och kritisk vård vid Children's Hospital of Philadelphia (CHOP). "Dessutom, när vi transplanterade bakterier från de stresskänsliga råttorna till råttor som inte hade stressats, mottagardjuren visade liknande beteende. "

Bhatnagar tillade att stress också ökade inflammation i hjärnan hos sårbara råttor, och att denna inflammation uppträdde hos obelastade råttor efter att de fått transplantationer från sårbara djur.

Studiegruppen publicerade sina resultat online den 4 mars, 2019 i Molekylär psykiatri .

Bhatnagar leder stressneurobiologiprogrammet på CHOP, och många av hennes medförfattare är medlemmar i PennCHOP Microbiome Program, ett samarbete mellan forskare vid CHOP och Perelman School of Medicine vid University of Pennsylvania. Programmet syftar till att bättre förstå mikroberna i våra kroppar och ändra deras egenskaper för att förbättra människors hälsa. Chunyu Zhao, Doktorsexamen, av det programmet, utförde analys av mikrobiomdata och är medförfattare till uppsatsen.

Forskare vet redan att hjärna och tarm påverkar varandra. I människor, patienter med psykiatriska störningar har olika populationer av tarmmikrober jämfört med mikrober hos friska individer, med parallella fynd också sett i djurmodeller av psykiatrisk sjukdom. Denna studie undersökte mekanismer relaterade till hjärninflammation, mikrobiomer och stress.

"Människor reagerar inte alla identiskt på samma påfrestningar-vissa är mer sårbara än andra för att utveckla psykiatriska störningar, andra är mer motståndskraftiga, "sa Bhatnagar." Något liknande händer också i försöksdjur. "

Hos gnagare, sociala hierarkier och territorialitet är stora källor till stress. I laboratoriet, forskare modellerar stressorer med validerade beteendemässiga verktyg som ett tvångssimprov eller ett socialt nederlagstest för att undersöka hur djur använder hanteringsstrategier för att hantera stress. Råttor som klarar sig mer passivt är mer sårbara för effekterna av stress eftersom de också uppvisar mer ångest- och depressivt beteende, medan råttor som klarar mer aktivt är motståndskraftiga mot effekterna av social stress. Baserat på dessa bedömningar, forskarna klassade djuren som antingen sårbara eller motståndskraftiga.

Studiegruppen analyserade sedan fekala mikrobiomer hos sårbara råttor, motståndskraftiga råttor, en icke-stressad kontrollgrupp, och en placebogrupp. De fann att sårbara råttor hade högre andelar av vissa bakterier, såsom Clostridia, än de andra grupperna.

De utförde sedan fekaltransplantationer från tre givargrupper-€-sårbara råttor, fjädrande råttor eller bekämpa icke-stressade råttor-till naiva råttor, djur som inte stressats. De fann att olika mikrobiomer förändrade depressivt liknande beteende. Råttor som fick transplantationer från sårbara råttor var mer benägna att anta depressionsliknande beteenden, råttor som fick transplantationer från fjädrande djur eller icke-stressade djur uppvisade inga förändringar i beteende eller neurala åtgärder. Mönster av hjärninflammatoriska processer hos mottagare liknade också dem som ses i hjärnan hos utsatta djur, tyder på att immunmodulerande effekter av tarmbakterier som Clostridia kan ha främjat denna inflammation. Dock, transplantationer förändrade inte signifikant ångestliknande beteende.

Upptäckten att tarmtransplantationer från sårbara råttor ökade beteende av depressiv typ men inte ångesttyp hos icke-stressade mottagare kan peka på olika mekanismer. Författarna sa att denna skillnad tyder på att beteenden av depressiv typ är mer reglerade av tarmmikrobiomet, medan beteenden av ångesttyp främst påverkas av förändringar i neural aktivitet som orsakas av stressupplevelse.

"Även om mycket mer forskning återstår att göra, vi kan tänka oss framtida tillämpningar där vi kan utnyttja kunskap om mikrobiom-hjärninteraktioner för att behandla mänskliga psykiatriska störningar, "sa Bhatnagar." Folk tar redan receptfria probiotika som tillskott. Om vi ​​så småningom kan validera fördelaktiga beteendemässiga effekter från specifika bakterier, vi kunde sätta scenen för nya psykiatriska behandlingar. "

• Forskare skapar "mini-guts" för att utforska hur tarmepitel reagerar på gluten hos patienter med celiaki
• Biomarkör kan hjälpa till att förutsäga det första behandlingsalternativet för patienter med metastaserad kolorektal cancer