Bağırsak-beyin ekseni - Gut–brain axis
Bağırsak-beyin ekseni arasında yer alır biyokimyasal sinyal olan mide bağırsak (GI yolu) ve merkezi sinir sistemi (MSS). "Bağırsak-beyin ekseni" terimi ara sıra etkileşimde bağırsak florasının rolüne atıfta bulunmak için kullanılırken , " mikrobiyota-bağırsak-beyin ( MGB veya BGM ) ekseni" terimi bağırsak florasının rolünü açıkça içerir. GI yolu ve CNS arasında meydana gelen biyokimyasal sinyal olayları.
Genel olarak, bağırsak-beyin ekseni , hipotalamik-hipofiz-adrenal eksen (HPA ekseni), enterik sinir sistemi ve vagus dahil otonom sinir sisteminin sempatik ve parasempatik kolları dahil olmak üzere merkezi sinir sistemi , nöroendokrin ve nöroimmün sistemleri içerir. sinir ve bağırsak mikrobiyotası . Gösterilen beyin-bağırsak etkileşimlerinden ilki, yiyeceklerin kokusu ve görüntüsü gibi duyusal sinyallere yanıt olarak mide ve pankreas salgılarının salındığı sindirimin sefalik fazıydı . Bu ilk olarak Pavlov tarafından gösterildi .
Bu alana ilgi, mikropsuz (GF) farelerin , GF olmayan laboratuvar farelerine kıyasla strese karşı abartılı bir HPA ekseni tepkisi gösterdiğini gösteren bir 2004 çalışmasıyla ateşlendi.
Ekim 2016 itibariyle, bağırsak florasının bağırsak-beyin eksenindeki rolü üzerine yapılan çalışmaların çoğu hayvanlarda veya bağırsak florasının üretebileceği çeşitli nöroaktif bileşiklerin karakterize edilmesi üzerine yapılmıştır . İnsanlarla yapılan araştırmalar - çeşitli psikiyatrik ve nörolojik rahatsızlıkları olan veya stres altında olan insanlar arasındaki bağırsak florasındaki değişiklikleri ölçmek veya çeşitli probiyotiklerin ( bu bağlamda " psikobiyotikler " olarak adlandırılır) etkilerini ölçmek - genellikle küçüktü ve genelleştirilmeye başlandı. Bağırsak florasındaki değişikliklerin bir hastalığın sonucu mu, yoksa bir hastalık nedeni mi yoksa bağırsak-beyin eksenindeki herhangi bir sayıda olası geri bildirim döngüsünde her ikisinin de olup olmadığı belirsizliğini koruyor.
Bağırsak florası
Bağırsak florası karmaşık topluluktur mikroorganizmalar yaşayan sindirim sisteminde insan ve diğer hayvanların. Bağırsak metagenomu , bağırsak mikrobiyotasının tüm genomlarının toplamıdır . Bağırsak, insan mikrobiyotasının yaşadığı bir niş .
İnsanlarda, bağırsak mikrobiyotası, vücudun diğer bölgelerine kıyasla en fazla sayıda bakteriye ve en fazla türe sahiptir. İnsanlarda bağırsak florası doğumdan bir ila iki yıl sonra kurulur; o zamana kadar, bağırsak epiteli ve salgıladığı bağırsak mukozal bariyeri , bağırsak florasına toleranslı ve hatta destekleyici bir şekilde birlikte gelişmiştir ve aynı zamanda patojenik organizmalar için bir bariyer sağlar.
Bağırsak florası ve insanlar arasındaki ilişki sadece ortak (zararlı olmayan bir birliktelik) değil, karşılıklılık ilişkisidir. İnsan bağırsağı mikroorganizmaları , sindirilmemiş karbonhidratların fermentasyonundan ve ardından kısa zincirli yağ asitleri (SCFA'lar), asetat , bütirat ve propiyonatın absorpsiyonundan enerji toplayarak konakçıya yarar sağlar . Bağırsak bakterileri ayrıca B vitamini ve K vitamininin sentezlenmesinde ve ayrıca safra asitleri , steroller ve ksenobiyotiklerin metabolize edilmesinde rol oynar . SCFA'ların ve ürettikleri diğer bileşiklerin sistemik önemi hormonlar gibidir ve bağırsak florasının kendisi bir endokrin organ gibi işlev görür ; bağırsak florasının düzensizliği, bir dizi inflamatuar ve otoimmün durumla ilişkilendirilmiştir.
İnsan bağırsak florasının bileşimi, diyet değiştiğinde ve genel sağlık değiştiğinde zamanla değişir.
|
İnsan gastrointestinal mikrobiyotası tarafından triptofan metabolizması (
)
 |
Enterik sinir sistemi
Enterik sinir sistemi ana bölümlerinden biri sinir sisteminin ve bir ağ benzeri bir sistemi içerir nöron işlevini düzenleyen mide-bağırsak sistemi ; çeşitli nedenlerle "ikinci beyin" olarak tanımlanmıştır. Enterik sinir sistemi otonom olarak çalışabilir. Normalde merkezi sinir sistemi (CNS) ile parasempatik (örneğin vagus siniri aracılığıyla ) ve sempatik (örneğin, prevertebral ganglionlar aracılığıyla ) sinir sistemleri aracılığıyla iletişim kurar . Ancak omurgalı çalışmaları, vagus siniri kesildiğinde enterik sinir sisteminin çalışmaya devam ettiğini göstermektedir.
Omurgalılarda enterik sinir sistemi efferent nöronları , afferent nöronları ve internöronları içerir ve bunların tümü, enterik sinir sistemini CNS girişinin yokluğunda refleksleri taşıyabilen hale getirir. Duyusal nöronlar mekanik ve kimyasal koşullar hakkında rapor verir. Bağırsak kasları aracılığıyla, motor nöronlar bağırsak içeriğinin peristaltizmini ve çalkalanmasını kontrol eder . Diğer nöronlar enzimlerin salgılanmasını kontrol eder . Enterik sinir sistemi ayrıca asetilkolin , dopamin ve serotonin gibi çoğu CNS'de bulunanlarla aynı olan 30'dan fazla nörotransmitterden yararlanır . Vücudun serotonininin %90'ından fazlası bağırsakta ve vücudun dopamininin yaklaşık %50'sinde bulunur; Bu nörotransmitterlerin ikili işlevi, bağırsak-beyin araştırmalarının aktif bir parçasıdır.
Bağırsak-beyin etkileşimlerinin ilkinin, yemeğin görüntüsü ve kokusu ile sefalik faz olarak bilinen mide salgılarının salınımı veya sindirimin sefalik tepkisi arasında olduğu gösterilmiştir.
Bağırsak-beyin entegrasyonu
Bağırsak, beyin ekseni, çift yönlü bir nörohumoral iletişim sistemi olup, muhafaza edilmesi için önemlidir homeostazı ve üzerinden düzenlenir , merkezi ve enterik sinir sistemi ve sinir, endokrin, bağışıklık ve metabolik yolların ve özellikle de dahil olmak üzere hipotalamus-hipofiz-böbreküstü ekseninin ( HPA ekseni). Bu terim, bağırsak florasını da içeren fonksiyonların bir bağlantısı olan "mikrobiyom-bağırsak-beyin ekseninin" bir parçası olarak bağırsak florasının rolünü içerecek şekilde genişletilmiştir.
Bu alana ilgi 2004 yılında yapılan bir çalışmayla (Nobuyuki Sudo ve Yoichi Chida) ateşlendi ve mikropsuz farelerin (genetik olarak homojen laboratuvar fareleri, antiseptik bir ortamda doğup büyütüldüler), olmayanlara kıyasla strese abartılı bir HPA ekseni tepkisi gösterdiğini gösterdi. GF laboratuvar fareleri.
Bağırsak florası, asetilkolin , katekolaminler , γ-aminobütirik asit , histamin , melatonin ve serotonin gibi bağırsakta peristaltizm ve duyunun düzenlenmesi için gerekli olan bir dizi nöroaktif molekül üretebilir . Diyet, ilaçlar veya hastalık nedeniyle bağırsak florasının bileşimindeki değişiklikler , bazıları beyin fonksiyonlarını etkileyebilen dolaşımdaki sitokin seviyelerindeki değişikliklerle ilişkilidir . Bağırsak florası ayrıca , bağırsakların durumu hakkında beyne bilgi ileten vagus sinirini doğrudan aktive edebilen moleküller de salgılar .
Benzer şekilde, kronik veya akut stresli durumlar hipotalamik-hipofiz-adrenal ekseni aktive ederek bağırsak florasında ve bağırsak epitelinde değişikliklere neden olur ve muhtemelen sistemik etkilere neden olur . Ek olarak, vagus siniri aracılığıyla sinyal veren kolinerjik anti-inflamatuar yol , bağırsak epitelini ve florasını etkiler. Açlık ve tokluk beyne entegredir ve bağırsakta gıdanın varlığı veya yokluğu ve mevcut gıda türleri de bağırsak florasının bileşimini ve aktivitesini etkiler.
Bununla birlikte, bağırsak florasının bağırsak-beyin eksenindeki rolü üzerine yapılan çalışmaların çoğu, son derece yapay mikropsuz fareler de dahil olmak üzere hayvanlarda gerçekleştirilmiştir. 2016 itibariyle, strese tepki olarak bağırsak florasındaki değişiklikleri ölçen veya çeşitli probiyotiklerin etkilerini ölçen insanlarla yapılan çalışmalar genellikle küçüktü ve genelleştirilemez; Bağırsak florasındaki değişikliklerin bir hastalığın sonucu mu, yoksa bir hastalık nedeni mi, yoksa bağırsak-beyin eksenindeki herhangi bir sayıdaki olası geri besleme döngülerinde her ikisinin birden mi olduğu belirsizliğini koruyor.
Bağırsak ve zihin arasındaki ilişki hakkındaki fikirlerin tarihi, on dokuzuncu yüzyıla kadar uzanır. Dispepsi ve nevrasteni gastrika kavramları, bağırsağın insan duygu ve düşünceleri üzerindeki etkisine atıfta bulunur.
Bağırsak-beyin-cilt ekseni
Gastrointestinal mekanizmaları anksiyete, depresyon ve akne gibi cilt rahatsızlıklarına bağlayan birleştirici bir teori 1930 gibi erken bir tarihte önerildi. 1930'daki bir makalede, duygusal durumların normal bağırsak florasını değiştirebileceği ve bunun da bağırsak geçirgenliğinin artmasına neden olabileceği öne sürüldü. ve bu nedenle sistemik inflamasyona katkıda bulunur. Bu teorinin birçok yönü o zamandan beri doğrulanmıştır. Bağırsak mikrobiyotası ve oral probiyotiklerin sistemik inflamasyonu, oksidatif stresi, glisemik kontrolü, doku lipid içeriğini ve ruh halini etkilediği bulunmuştur.
Araştırma
probiyotikler
Ticari olarak temin edilebilen probiyotik bakteri suşlarını kullanan laboratuvar hayvan çalışmaları ve ön insan klinik denemelerinin 2016 sistematik incelemesi , Bifidobacterium ve Lactobacillus cinsinin belirli türlerinin (yani, B. longum , B. breve , B. infantis , L. helveticus , L . rhamnosus , L. plantarum ve L. casei ) bazı merkezi sinir sistemi bozuklukları için faydalı olma potansiyeli en yüksek olanlardır .
Anksiyete ve duygudurum bozuklukları
2018 itibariyle, bağırsak florası ile anksiyete bozuklukları ve duygudurum bozuklukları arasındaki ilişkinin yanı sıra probiyotikler veya prebiyotikler ("psikobiyotikler" olarak adlandırılır) kullanarak bu ilişkiyi etkileme girişimleri , erken bir aşamadaydı ve bir hastalık hakkında sonuç çıkarmak için yeterli kanıt yoktu. Bu koşullarda bağırsak florasındaki değişikliklerin nedensel rolü veya herhangi bir probiyotik veya prebiyotik tedavinin etkinliği hakkında.
Anksiyete ve duygudurum bozuklukları olan kişilerde gastrointestinal problemler olma eğilimindedir; Majör depresif bozukluğu olan kişilerle sağlıklı kişilerin bağırsak florasını karşılaştırmak için küçük çalışmalar yapıldı, ancak bu çalışmaların çelişkili sonuçları oldu.
Anksiyete bozukluklarında bağırsak florasının potansiyel rolüne ve daha genel olarak bağırsak florasının bağırsak-beyin eksenindeki rolüne, 2004 yılında yayınlanan ve mikropsuz farelerin strese karşı abartılı bir HPA ekseni tepkisine sahip olduğunu gösteren çalışmalarla büyük ilgi gösterildi. Bağırsaklarını bir Bifidobacterium türü ile kolonize ederek tersine çevrilen kısıtlanmış olmaktan kaynaklanır . Sıçanlar için annenin ayrılmasını inceleyen araştırmalar, yenidoğan stresinin bağırsak mikrobiyotasında çeşitliliği ve bileşimi gibi uzun vadeli değişikliklere yol açtığını ve bunun da stres ve kaygı benzeri davranışlara yol açtığını gösteriyor. Ek olarak, bağırsak florasının üretebileceği anksiyete ve duygudurum bozukluklarına dahil olduğu bilinen çeşitli nörotransmitterleri karakterize etmek için 2016 itibariyle çok çalışma yapılmış olsa da (örneğin, Escherichia , Bacillus ve Saccharomyces türleri noradrenalin üretebilir ; Candida , Streptococcus ve Escherichia ) türleri serotonin üretebilir , vb.) bağırsak florasının insanlarda kaygıyı nasıl etkileyebileceği arasındaki ilişkiler ve yollar belirsizdi.
Bir çalışmada, mikropsuz farelere majör depresif bozukluğu (MDD) olan veya olmayan insanlardan alınan mikroplarla dışkı nakli yapıldı . MDB'li insanlardan alınan mikropları taşıyan fareler, MDB'si olmayan insanlardan alınan mikropların nakledildiği farelere göre anksiyete ve depresyon ile ilişkili daha fazla davranış sergiledi. Depresif hastalar ve sağlıklı hastalar arasında ve ayrıca ilgili fareler arasında mikrobiyotanın taksonomik bileşimi de farklılık göstermiştir. Başka bir çalışmada mikropsuz fareler, normal mikrobiyotaya sahip farelere kıyasla kaygı ve depresyon ile ilişkili davranışlar sergilediler ve davranış testlerine maruz kaldıktan sonra daha yüksek kortikosteron seviyelerine sahiptiler . Mikrobiyom ve ruh sağlığı çalışmalarında kemirgenlerin kullanılması, araştırmacıların kemirgenlerin davranışlarını ve mikrobiyal bileşimini insanlarla karşılaştırmasına, ideal olarak zihinsel bozukluklar için terapötik uygulamayı aydınlatmasına olanak tanır.
Ek olarak, bağırsak mikrobiyomu, duygudurum bozuklukları ve kaygı ile uyku arasında bir bağlantı vardır. Bağırsak mikrobiyomunun mikrobiyal bileşimi günün saatine bağlı olarak değişir, yani gün boyunca bağırsak, o sırada aktif olan mikroplar tarafından üretilen çeşitli metabolitlere maruz kalır. Bu zamana bağlı mikrobiyal değişiklikler, sirkadiyen ritimde yer alan sirkadiyen saat genlerinin transkripsiyonundaki farklılıklar ile ilişkilidir . Bir fare çalışması, uyku yoksunluğu yoluyla olduğu gibi sirkadiyen ritmi bozarak saat geni transkripsiyonunun değiştirilmesinin, potansiyel olarak bağırsak mikrobiyomunun bileşimi üzerinde doğrudan bir etkiye sahip olduğunu gösterdi. Başka bir çalışma, bir saat geni tarafından yapılan CLOCK proteinini üretemeyen farelerin depresyon geliştirme olasılığının daha yüksek olduğunu buldu. Stres ve uyku bozuklukları, HPA ekseninin aktivasyonu yoluyla daha fazla bağırsak mukozal geçirgenliğine yol açabilir. Bu da depresyon ve anksiyeteye neden olan hastalıkların gelişimine katkıda bulunan immün inflamatuar yanıtlara neden olur.
Otizm
Otizmli kişilerin yaklaşık %70'inde gastrointestinal problemler de vardır ve otizm genellikle bağırsak florası oluştuğunda teşhis edilir, bu da otizm ile bağırsak florası arasında bir bağlantı olabileceğini gösterir. Bazı araştırmalar, otizmli çocukların bağırsak florasında, otizmi olmayan çocuklara kıyasla farklılıklar bulmuştur – en dikkat çekeni , otizmi olan çocukların dışkılarındaki Clostridium miktarında, olmayan çocukların dışkılarına kıyasla artışlar – ancak bu sonuçlar tutarlı olmamıştır. kopyalandı. Otizmin gelişimiyle ilgili olduğu düşünülen çevresel faktörlerin birçoğu aynı zamanda bağırsak florasını da etkileyerek, bağırsak florasındaki belirli gelişmelerin otizmin gelişimini yönlendirip yönlendirmediği veya bu gelişmelerin aynı anda olup olmadığı sorusunu açık bırakacaktır. 2016 itibariyle, probiyotiklerle ilgili çalışmalar yalnızca hayvanlar üzerinde yürütülmüştür; Otizmi tedavi etmek için diğer diyet değişikliklerinin çalışmaları sonuçsuz kalmıştır.
Parkinson hastalığı
2015 itibariyle, Parkinson hastalığı olan kişilerin bağırsak florasını sağlıklı kontrollerle karşılaştıran bir çalışma yapılmıştır ; bu çalışmada Parkinson hastaları daha düşük Prevotellaceae seviyelerine sahipti ve daha yüksek Enterobacteriaceae seviyelerine sahip Parkinson hastaları klinik olarak daha şiddetli semptomlara sahipti; Çalışmanın yazarları, bağırsak florasındaki değişikliklerin hastalığı mı yoksa tam tersini mi tetiklediği konusunda hiçbir sonuca varmadı.