Interesul pentru microbiomul intestinal a crescut semnificativ în ultimii ani, pe măsură ce studiile arată că bacteriile din intestin sunt implicate în numeroase procese din organism. Cercetări recente sugerează că aceste microorganisme pot influenţa nu doar digestia, ci şi funcţionarea creierului şi apariţia unor boli.
Studii recente evidenţiază rolul microbiomului - totalitatea microorganismelor care trăiesc într-un anumit mediu, inclusiv în intestinul uman -, în reglarea sănătăţii generale.
Intestinul este tot mai frecvent descris drept „al doilea creier”, iar cercetările sugerează că acesta poate avea un rol direct în îmbătrânirea creierului.
În acelaşi timp, oamenii de ştiinţă încearcă să definească mai clar ce înseamnă un microbiom intestinal sănătos.
Cercetători de la Stanford Medicine şi Arc Institute au analizat de ce unele persoane prezintă declin cognitiv mai devreme decât altele. Ei arată că momentul în care începe declinul memoriei nu este prestabilit, ci este influenţat activ de procese din organism, iar tractul gastrointestinal are un rol esenţial în acest mecanism.
„Am constatat că evoluţia în timp a declinului memoriei nu este prestabilită, ci este influenţată activ de procese din organism, iar tractul gastrointestinal are un rol esenţial în reglarea acestui proces”, a declarat Christoph Thaiss, doctor în ştiinţe, profesor asistent de patologie şi cercetător la Arc Institute. Studiul lor a fost publicat recent în revista Nature.
Analiza microbiomului intestinal arată că acesta se modifică odată cu înaintarea în vârstă. La şoarecii mai vârstnici, anumite grupuri de bacterii devin mai frecvente. Aceste modificări sunt detectate de celulele imune din intestin, care declanşează inflamaţie.
Inflamaţia perturbă comunicarea dintre intestin şi creier şi afectează transmiterea semnalelor prin nervul vag către hipocamp, regiunea implicată în memorie. Când cercetătorii au stimulat acest nerv la şoarecii vârstnici, performanţa memoriei s-a îmbunătăţit semnificativ, animalele reuşind să recunoască obiecte noi şi să se orienteze în labirint la fel ca exemplarele tinere.
Rezultatele sugerează că modificarea compoziţiei microbiomului intestinal poate influenţa formarea memoriei şi activitatea cerebrală.
„Tindem să considerăm declinul memoriei ca un proces care ţine exclusiv de creier, însă acest studiu arată că putem îmbunătăţi formarea memoriei şi activitatea cerebrală prin modificarea compoziţiei tractului gastrointestinal - un fel de «telecomandă» pentru creier”, a explicat prof.Thaiss.
În loc să fie considerată exclusiv un proces al creierului, îmbătrânirea cognitivă pare să fie influenţată şi de factori din alte regiuni din organism, inclusiv din intestin.
Aceste observaţii deschid posibilitatea unor noi abordări pentru protejarea memoriei, precum diete adaptate, utilizarea probioticelor sau terapii care vizează stimularea nervului vag.
Cele cinci simţuri - văzul, auzul, gustul, mirosul şi atingerea - sunt cunoscute împreună sub denumirea de exterocepţie şi se diminuează odată cu înaintarea în vârstă. Mult mai puţin înţeleasă, şi de interes special pentru cercetători, este interocepţia: modul în care creierul percepe, în mod inconştient, starea organelor periferice pentru a regla procesele fiziologice. Nervul vag reprezintă o sursă majoră de informaţii interoceptive, făcând legătura între creier şi numeroase organe importante, precum inima, intestinul, plămânii şi ficatul.
În acest studiu, echipa a descoperit că semnalizarea de la intestin către creier, realizată prin intermediul nervului vag, protejează şoarecii împotriva declinului cognitiv asociat vârstei.
Mai mult, stimularea unor neuroni senzoriali intestinali specifici, care transmit informaţii către nervul vag, a reuşit să restabilească funcţia cognitivă la nivel similar celui observat la animalele tinere.
O concluzie importantă a acestui studiu este că şi simţurile interoceptive se diminuează odată cu înaintarea în vârstă, la fel ca simţurile exteroceptive, precum văzul şi auzul.
Întrebarea este însă ce determină acest declin şi care ar fi echivalentul ochelarilor sau al aparatelor auditive pentru a restabili funcţia interoceptivă.
Cercetătorul principal din cadrul Arc Institute şi profesor asistent de patologie la Universitatea Stanford, Christoph Thaiss, prezintă în acest video rezultatele laboratorului său, care indică faptul că pierderea memoriei asociată înaintării în vârstă ar putea avea origine nu la nivel cerebral, ci intestinal. Împreună cu colaboratorii săi, el a identificat o cale de semnalizare intestin–creier, în care modificările microbiomului intestinal legate de vârstă determină producerea unor molecule numite acizi graşi cu lanţ mediu. Acestea activează celulele imune din intestin, care eliberează semnale inflamatorii, afectând în final neuronii senzoriali ai nervului vag şi perturbând formarea memoriei la nivelul hipocampului. Compuşi denumiţi „interoceptomimetice” (interoceptomimetics) pot contracara acest declin cognitiv. În acest video, temele principale abordate: neuroştiinţa interocepţiei (percepţia semnalelor interne ale organismului) şi rolul acesteia în formarea memoriei; scăderea transmiterii semnalelor interne ale organismului (semnalizarii interoceptive), odată cu înaintarea în vârstă şi originea acestei modificări la nivel intestinal; rolul celulelor imune intestinale şi al inflamaţiei în afectarea neuronilor senzoriali ai nervului vag; restabilirea funcţiei memoriei la şoareci prin utilizarea „interoceptomimeticelor”. Sursa: Arc Institute
Compoziţia microbiomului intestinal (tipurile de microorganisme, proporţia acestora şi procesele metabolice pe care le susţin) se modifică odată cu vârsta. Pentru a evalua impactul acestor schimbări asupra declinului cognitiv, cercetătorii au transferat microbiomul de la şoareci vârstnici la şoareci tineri şi au evaluat performanţa acestora în teste de memorie şi cogniţie.
Şoarecii tineri care au primit microbiom „îmbătrânit” au avut rezultate slabe, similare celor observate la animalele vârstnice. În schimb, eliminarea microbiomului prin administrare de antibiotice a inversat acest efect, iar animalele şi-au recăpătat performanţele cognitive.
În mod surprinzător, şoarecii crescuţi în condiţii sterile, fără microbiom, au prezentat un declin cognitiv mai lent comparativ cu animalele cu microbiom normal. Aceste rezultate sugerează că anumite componente sau produşi ai microbiomului îmbătrânit pot contribui la pierderea memoriei.
Analiza a indicat o posibilă implicare a bacteriei Parabacteroides goldsteinii, deşi cercetătorii consideră că şi alte microorganisme asociate vârstei pot avea un rol. Această bacterie produce acizi graşi cu lanţ mediu, molecule care se acumulează în cantităţi mai mari odată cu vârsta şi activează celulele imune de tip mieloid din intestin.
Aceste celule eliberează semnale inflamatorii, inclusiv interleukina-1 beta, care afectează funcţia neuronilor senzoriali ai nervului vag. Experimentele au arătat că efectele acestor molecule pot fi urmărite de la microbiomul intestinal, prin sistemul imunitar, până la neuronii senzoriali şi, ulterior, la hipocamp, regiunea cerebrală implicată în formarea memoriei.
Cercetătorii de la Arc au evaluat şi posibile intervenţii. Eliminarea microbiomului prin antibiotice a redus declinul cognitiv, însă această abordare nu este considerată o soluţie pe termen lung.
O strategie mai ţintită a utilizat un bacteriofag – un virus care infectează bacteriile – pentru a reduce activitatea P. goldsteinii, ceea ce a dus la scăderea nivelului de acizi graşi cu lanţ mediu şi la îmbunătăţirea memoriei.
O altă abordare a vizat direct nervul vag.
Stimularea acestuia prin administrarea hormonului intestinal colecistokinină (CCK) sau a unor agonişti ai receptorului GLP-1 (medicamente din aceeaşi clasă cu cele utilizate în tratamentul diabetului şi obezităţii) a inversat deficitele de memorie asociate vârstei la şoareci.
Rezultatele indică faptul că procesele considerate până acum specifice îmbătrânirii creierului pot fi influenţate de mecanisme din alte zone ale organismului, inclusiv din intestin.
Studiul a fost realizat exclusiv pe modele animale, iar relevanţa pentru oameni nu este încă stabilită. Autorii lucrează la noi proiecte pentru a evalua dacă aceste mecanisme sunt similare la om.
Există totuşi unele observaţii clinice care susţin această direcţie. La pacienţi cu epilepsie severă sau în recuperare după AVC (accident vascular cerebral), stimularea nervului vag prin dispozitive implantabile a fost asociată cu îmbunătăţiri cognitive.
Rămâne de clarificat dacă procese precum inflamaţia cronică sau infecţiile pot afecta funcţia nervului vag prin mecanisme similare şi dacă stimularea acestuia ar putea avea efecte asupra declinului cognitiv.
Cercetările viitoare vor analiza şi dacă aceste mecanisme sunt implicate în forme mai severe de deteriorare cognitivă, precum bolile neurodegenerative şi demenţa.
O altă cercetare, publicată recent în revista Cell Host & Microbe, şi coordonată de Universitatea Cambridge, a identificat un grup de bacterii intestinale anterior necunoscut, denumit CAG-170. Aceste bacterii apar mai frecvent la persoanele sănătoase şi sunt mai rare la cei cu boli cronice.
Studiul a analizat peste 11.000 de probe de microbiom intestinal provenite din 39 de ţări şi arată că multe bacterii intestinale nu au fost încă cultivate sau studiate în detaliu.
Bacteriile din grupul CAG-170 sunt stabile în timp, par să susţină alte microorganisme din intestin şi produc vitamina B12, ceea ce indică un rol important în menţinerea echilibrului microbiomului.
În paralel, alte studii arată că anumite bacterii şi produşi ai acestora, numiţi metaboliţi, pot contribui la detectarea unor boli.
O cercetare, realizată de Universitatea Birmingham, din Marea Britanie, şi Spitalele Universitare Birmingham din cadrul Sistemului Naţional de Sănătate (University Hospitals Birmingham NHS Foundation Trust) a utilizat inteligenţa artificială (AI) şi metode de învăţare automată pentru a identifica componente ale microbiomului care ar putea ajuta la depistarea şi tratamentul bolilor gastrointestinale, precum cancerul colorectal, cancerul gastric şi bolile inflamatorii intestinale.
În ansamblu, aceste studii indică faptul că microbiomul intestinal joacă un rol esenţial în menţinerea sănătăţii, cu influenţă asupra digestiei, riscului de boală şi funcţionării creierului.
