Bagaimana Bakteria Gut Dihubungkan Kepada Kemahiran Motor Di Parkinson

Para saintis telah menemui untuk pertama kalinya hubungan fungsi antara bakteria di usus dan penyakit Parkinson.

Perubahan dalam komposisi populasi bakteria usus atau bakteria mungkin usus sendiri-secara aktif menyumbang kepada, dan mungkin juga menyebabkan kemerosotan kemahiran motor yang merupakan ciri penyakit ini. Penemuan mempunyai implikasi yang mendalam untuk rawatan Parkinson, kata para penyelidik.

Parkinson menjejaskan 1 juta orang di AS dan sehingga 10 juta di seluruh dunia, menjadikannya penyakit neurodegeneratif kedua paling biasa. Ciri ciri termasuk gegaran dan kesukaran berjalan, pengagregatan protein yang dipanggil alpha-synuclein (?Syn) dalam sel dalam otak dan usus, dan kehadiran molekul keradangan yang dipanggil sitokin dalam otak. Di samping itu, 75 peratus orang yang menghidap penyakit ini mempunyai keabnormalan gastrousus, terutamanya sembelit.

"Perut ini adalah rumah tetap kepada komuniti yang pelbagai bakterinya yang bermanfaat dan kadang-kadang berbahaya, yang dikenali sebagai mikrob, yang penting untuk pembangunan dan fungsi sistem imun dan saraf," kata Sarkis Mazmanian, profesor mikrobiologi di Institut California Teknologi.

"Hebatnya, peratus 70 semua neuron dalam sistem saraf periferal-iaitu bukan otak atau saraf tunjang-berada di dalam usus, dan sistem saraf usus secara langsung dihubungkan dengan sistem saraf pusat melalui saraf vagus. Kerana masalah GI sering mendahului gejala motor selama bertahun-tahun, dan kerana kebanyakan kes-kes PD disebabkan oleh faktor persekitaran, kami mengejek bahawa bakteria dalam usus dapat menyumbang kepada PD. "


grafik langganan dalaman


Tikus bebas kuman

Untuk menguji ini, para penyelidik menggunakan tikus yang menghasilkan berlebihan ?Syn dan memaparkan gejala Parkinson. Satu kumpulan tikus mempunyai konsortium kompleks bakteria usus; yang lain, dipanggil tikus bebas kuman, dibiakkan dalam persekitaran yang benar-benar steril dan dengan itu kekurangan bakteria usus. Para penyelidik meminta kedua-dua kumpulan tikus melakukan beberapa tugas untuk mengukur kemahiran motor mereka, seperti berlari di atas treadmill, melintasi rasuk, dan menuruni tiang. Tikus bebas kuman menunjukkan prestasi yang lebih baik daripada tikus dengan mikrobiom lengkap.

"Ini adalah masa 'eureka'."

"Ini adalah momen 'eureka'," kata Timothy Sampson, seorang sarjana pasca doktoral dalam biologi dan kejuruteraan biologi dan penulis pertama dalam jurnal Cell. “Tikus-tikus itu secara genetik serupa; kedua-dua kumpulan membuat terlalu banyak ?Syn. Satu-satunya perbezaan ialah kehadiran atau ketiadaan mikrobiota usus. Sebaik sahaja anda mengeluarkan mikrobiom, tikus mempunyai kemahiran motor biasa walaupun dengan pengeluaran berlebihan ?Syn.”

"Ketiga ciri khas Parkinson telah hilang dalam model bebas kuman," kata Sampson. "Kini kami yakin bahawa bakteria usus mengawal, dan bahkan diperlukan untuk gejala PD. Oleh itu, kami ingin tahu bagaimana keadaan ini berlaku. "

Ditutup gelung

Apabila bakteria usus memecahkan serat pemakanan, mereka menghasilkan molekul yang dikenali sebagai asid lemak rantaian pendek (SCFAs), seperti asetat dan butirat. Kajian terdahulu telah menunjukkan bahawa molekul-molekul ini juga boleh mengaktifkan tindak balas imun di otak.

Jadi, penyelidik membuat hipotesis bahawa ketidakseimbangan dalam tahap SCFA mengawal keradangan otak dan gejala lain PD. Sesungguhnya, apabila tikus bebas kuman diberi SCFA, sel yang dipanggil microglia—yang merupakan sel imun yang berada di dalam otak—menjadi diaktifkan. Proses keradangan sedemikian boleh menyebabkan neuron tidak berfungsi atau mati. Malah, tikus bebas kuman yang diberi makan SCFA kini menunjukkan ketidakupayaan motor dan pengagregatan ?Syn di kawasan otak yang dikaitkan dengan PD.

Dalam satu set eksperimen akhir, Mazmanian dan kumpulannya bekerjasama dengan Ali Keshavarzian, ahli gastroenterologi di Universiti Rush di Chicago, untuk mendapatkan sampel tahi dari pesakit dengan PD dan dari kawalan yang sihat. Sampel mikrobioma manusia dipindahkan ke dalam tikus bebas kuman, yang kemudiannya mula menunjukkan gejala PD. Tikus-tikus ini juga menunjukkan tahap SCFA yang lebih tinggi dalam tinja mereka. Sampel kuman yang dipindahkan dari individu yang sihat, sebaliknya, tidak mencetuskan gejala PD, tidak seperti tikus yang melindungi bakteria usus dari pesakit PD.

"Ini benar-benar menutup gelung untuk kami," kata Mazmanian. "Data menunjukkan bahawa perubahan kepada mikrobiotik usus mungkin lebih daripada sekadar akibat dari PD. Ini adalah provokasi yang perlu dikaji, tetapi hakikat bahawa anda boleh memindahkan microbiome dari manusia ke tikus dan pemindahan gejala menunjukkan bahawa bakteria merupakan penyumbang utama penyakit. "

Penemuan mempunyai implikasi penting untuk rawatan Parkinson, kata para penyelidik.

"Bagi banyak keadaan neurologi, pendekatan rawatan konvensional adalah untuk mendapatkan ubat ke dalam otak. Walau bagaimanapun, jika PD tidak semata-mata disebabkan oleh perubahan dalam otak tetapi dengan perubahan mikrobiom, maka anda mungkin perlu mendapatkan dadah ke dalam usus untuk membantu pesakit, yang lebih mudah dilakukan, "kata Mazmanian.

Dadah sedemikian boleh direka untuk memodulasi tahap SCFA, menyampaikan probiotik yang bermanfaat, atau membuang organisma berbahaya. "Konsep baru ini boleh membawa kepada terapi yang lebih selamat dengan kesan sampingan yang lebih sedikit berbanding dengan rawatan semasa."

Pembiayaan datang dari Yayasan Larry L. Hillblom, Yayasan Knut dan Alice Wallenberg, Majlis Penyelidikan Sweden, Encik dan Puan Larry Field, Institut Penyelidikan Perubatan Heritage, dan Institut Kesihatan Nasional.

sumber: Caltech

Buku berkaitan:

at InnerSelf Market dan Amazon