ابزاری جدید و قدرتمند برای پرده برداری از ارتباط بین میکروب های روده و مغز

در دهه گذشته، محققان شروع به درک اهمیت ارتباط دو طرفه بین میکروب‌های دستگاه گوارش و مغز کرده‌اند که به عنوان محور روده-مغز شناخته می‌شود. این «مکالمات» می‌تواند نحوه عملکرد این اندام‌ها را تغییر دهد و شبکه پیچیده‌ای از سیگنال‌های شیمیایی مشتق از میکروب و مغز را در بر بگیرد که جدا شدن از یکدیگر برای دستیابی به درک برای دانشمندان چالش برانگیز است.

دکتر توماس دی. هوروات، نویسنده اول، مدرس پاتولوژی و ایمونولوژی در کالج پزشکی بیلور و بیمارستان کودکان تگزاس، گفت: «در حال حاضر، تعیین اینکه کدام گونه‌های میکروبی باعث تغییرات خاص مغز در یک موجود زنده می‌شوند، دشوار است. “در اینجا ما ابزار ارزشمندی را ارائه می‌کنیم که امکان بررسی ارتباط بین میکروب‌های روده و مغز را فراهم می‌کند. پروتکل آزمایشگاهی ما امکان شناسایی و ارزیابی جامع متابولیت‌ها – ترکیباتی که میکروب‌ها تولید می‌کنند – را در سطح سلولی و تمام حیوانی می‌دهد.”

دستگاه گوارش دارای جامعه ای غنی و متنوع از میکروارگانیسم های مفید است که در مجموع به عنوان میکروبیوتای روده شناخته می شوند. علاوه بر نقش آنها در حفظ محیط روده، میکروب های روده به طور فزاینده ای به دلیل تأثیر آنها بر سایر اندام های دور از جمله مغز شناخته می شوند.

میکروب های روده می توانند از طریق چندین مسیر با مغز ارتباط برقرار کنند، به عنوان مثال با تولید متابولیت هایی مانند اسیدهای چرب با زنجیره کوتاه و پپتیدوگلیکان ها، انتقال دهنده های عصبی مانند گاما آمینوبوتیریک اسید و هیستامین، و ترکیباتی که سیستم ایمنی و سایرین را تعدیل می کنند. دکتر Melinda A. Engevik، استادیار پزشکی احیا کننده و سلولی در دانشگاه پزشکی کارولینای جنوبی، نویسنده اول این مقاله گفت.

نقش میکروب ها در سلامت سیستم عصبی مرکزی با ارتباط بین میکروبیوم روده و اضطراب، چاقی، اوتیسم، اسکیزوفرنی، بیماری پارکینسون و بیماری آلزایمر برجسته می شود.

دکتر جنیفر کی اسپینلر، استادیار پاتولوژی و ایمونولوژی در بیلور و مرکز میکروبیوم بیمارستان کودکان تگزاس، می‌گوید: «مدل‌های حیوانی در پیوند دادن میکروب‌ها به این فرآیندهای عصبی اساسی بسیار مهم بوده‌اند». پروتکل در مطالعه کنونی محققان را قادر می‌سازد تا گام‌هایی را در جهت کشف درگیری خاص محور روده-مغز در این شرایط و همچنین نقش آن در سلامتی بردارند.

نقشه راه برای درک سیستم ترافیکی پیچیده در محور روده-مغز

یکی از استراتژی‌هایی که محققان برای به دست آوردن بینشی در مورد اینکه چگونه یک نوع میکروب می‌تواند بر روده و مغز تأثیر بگذارد، شامل رشد میکروب‌ها در آزمایشگاه، جمع‌آوری متابولیت‌هایی که تولید می‌کنند و تجزیه و تحلیل آنها با استفاده از طیف‌سنجی جرمی و متابولومیک استفاده کردند، بود. طیف سنجی جرمی یک روش آزمایشگاهی است که می تواند برای شناسایی ترکیبات ناشناخته با تعیین وزن مولکولی آنها و تعیین کمیت ترکیبات شناخته شده استفاده شود. متابولومیک تکنیکی برای مطالعه در مقیاس بزرگ متابولیت ها است.

Engevik گفت: «اثر متابولیت‌ها سپس در مینی روده، مدل آزمایشگاهی سلول‌های روده انسان که خواص روده کوچک را حفظ می‌کند و از نظر فیزیولوژیکی فعال است، مورد مطالعه قرار گرفت. علاوه بر این، متابولیت های این میکروب را می توان در حیوانات زنده مطالعه کرد.

اسپینلر گفت: “ما می توانیم مطالعه خود را به جامعه ای از میکروب ها گسترش دهیم.” “به این ترتیب ما بررسی می کنیم که چگونه جوامع میکروبی با هم کار می کنند، هم افزایی می کنند و بر میزبان تاثیر می گذارند. این پروتکل به محققان نقشه راهی برای درک سیستم پیچیده ترافیک بین روده و مغز و اثرات آن می دهد.”

هوروات گفت: «ما توانستیم این پروتکل را به لطف همکاری‌های بین‌رشته‌ای بزرگ شامل پزشکان، دانشمندان علوم رفتاری، میکروبیولوژیست‌ها، دانشمندان زیست‌شناسی مولکولی و متخصصان متابولومیک ایجاد کنیم. “ما امیدواریم که رویکرد ما به ایجاد جوامع طراح از میکروب های مفید کمک کند که ممکن است به حفظ یک بدن سالم کمک کنند. پروتکل ما همچنین راهی برای شناسایی راه حل های بالقوه زمانی که ارتباط نادرست بین روده و مغز منجر به بیماری می شود ارائه می دهد.”

اثر در منتشر شده است پروتکل های طبیعت.