رمزگشایی گفتگوی مستقیم بین میکروبیوتای روده و مغز

محصولات جانبی میکروبیوتای روده در جریان خون گردش می کنند و فرآیندهای فیزیولوژیکی میزبان از جمله ایمنی، متابولیسم و ​​عملکرد مغز را تنظیم می کنند. دانشمندان انستیتو پاستور (یک سازمان تحقیقاتی شریک دانشگاه پاریس سیته)، اینسرم و CNRS کشف کرده‌اند که نورون‌های هیپوتالاموس در یک مدل حیوانی مستقیماً تغییرات در فعالیت باکتری‌ها را تشخیص می‌دهند و اشتها و دمای بدن را بر این اساس تطبیق می‌دهند. این یافته ها نشان می دهد که گفتگوی مستقیمی بین میکروبیوتای روده و مغز رخ می دهد، کشفی که می تواند به رویکردهای درمانی جدیدی برای مقابله با اختلالات متابولیک مانند دیابت و چاقی منجر شود. یافته ها در منتشر شده است علوم پایه.

روده بزرگترین مخزن باکتری بدن است. تعداد فزاینده ای از شواهد میزان وابستگی متقابل بین میزبان و میکروبیوتای روده آنها را نشان می دهد و بر اهمیت محور روده-مغز تأکید می کند. در انستیتو پاستور، نوروبیولوژیست‌های واحد ادراک و حافظه (Institut Pasteur/CNRS)، ایمونوبیولوژیست‌ها از واحد میکرومحیط و ایمنی (Institut Pasteur/Inserm)، و میکروبیولوژیست‌هایی از زیست‌شناسی و ژنتیک واحد دیواره سلولی باکتریایی (Institut Pasteur/) CNRS/Inserm) تخصص خود را برای بررسی چگونگی کنترل مستقیم باکتری‌های روده بر فعالیت نورون‌های خاص در مغز به اشتراک گذاشته‌اند.

دانشمندان بر روی گیرنده NOD2 (دامنه الیگومریزاسیون نوکلئوتیدی) تمرکز کردند که در داخل سلول‌های عمدتاً ایمنی یافت می‌شود. این گیرنده وجود موروپپتیدها را که بلوک های سازنده دیواره سلولی باکتری هستند، تشخیص می دهد. علاوه بر این، قبلا ثابت شده بود که انواع ژن کد کننده گیرنده NOD2 با اختلالات گوارشی، از جمله بیماری کرون، و همچنین بیماری های عصبی و اختلالات خلقی مرتبط است. با این حال، این داده ها برای نشان دادن رابطه مستقیم بین فعالیت عصبی در مغز و فعالیت باکتری در روده کافی نبود. این توسط کنسرسیوم دانشمندان در مطالعه جدید فاش شد.

دانشمندان در ابتدا با استفاده از تکنیک های تصویربرداری مغز مشاهده کردند که گیرنده NOD2 در موش ها توسط نورون ها در مناطق مختلف مغز و به ویژه در ناحیه ای به نام هیپوتالاموس بیان می شود. آنها متعاقباً کشف کردند که فعالیت الکتریکی این نورون‌ها در تماس با موروپپتیدهای باکتریایی از روده سرکوب می‌شود. Ivo G. Boneca، رئیس بخش زیست شناسی و ژنتیک واحد دیواره سلولی باکتریایی در انستیتو پاستور (CNRS/Inserm) توضیح می دهد: “موروپپتیدها در روده، خون و مغز به عنوان نشانگرهای تکثیر باکتری در نظر گرفته می شوند.” برعکس، اگر گیرنده NOD2 وجود نداشته باشد، این نورون ها دیگر توسط موروپپتیدها سرکوب نمی شوند. در نتیجه، مغز کنترل دریافت غذا و دمای بدن را از دست می دهد. وزن موش‌ها افزایش می‌یابد و بیشتر مستعد ابتلا به دیابت نوع 2 هستند، به‌ویژه در ماده‌های مسن‌تر.

در این مطالعه، دانشمندان این واقعیت شگفت‌انگیز را نشان دادند که نورون‌ها موروپپتیدهای باکتریایی را مستقیماً درک می‌کنند، در حالی که تصور می‌شد این وظیفه در درجه اول به سلول‌های ایمنی اختصاص داده می‌شود. Pierre-Marie Lledo، دانشمند CNRS و Head می گوید: «کشف اینکه قطعات باکتری به طور مستقیم بر روی یک مرکز مغزی استراتژیک مانند هیپوتالاموس، که به مدیریت عملکردهای حیاتی مانند دمای بدن، تولید مثل، گرسنگی و تشنگی معروف است، فوق العاده است. واحد ادراک و حافظه انستیتو پاستور.

بنابراین به نظر می‌رسد که نورون‌ها فعالیت باکتری (تکثیر و مرگ) را به‌عنوان معیاری مستقیم از تأثیر دریافت غذا بر روی اکوسیستم روده تشخیص می‌دهند. جرارد ابرل، رئیس بخش میکرومحیط و ایمنی در انستیتو پاستور (اینسرم) می‌گوید: «مصرف بیش از حد یک غذای خاص ممکن است رشد نامتناسب باکتری‌ها یا پاتوژن‌های خاصی را تحریک کند، بنابراین تعادل روده را به خطر می‌اندازد».

تأثیر موروپپتیدها بر نورون‌های هیپوتالاموس و متابولیسم، سؤالاتی را در مورد نقش بالقوه آنها در سایر عملکردهای مغز ایجاد می‌کند و ممکن است به ما در درک ارتباط بین برخی بیماری‌های مغزی و انواع ژنتیکی NOD2 کمک کند. این کشف راه را برای پروژه‌های بین‌رشته‌ای جدید در مرز بین علوم اعصاب، ایمونولوژی و میکروبیولوژی و در نهایت، برای رویکردهای درمانی جدید برای بیماری‌های مغزی و اختلالات متابولیک مانند دیابت و چاقی هموار می‌کند.