Hur hjälper tarmmikrober möss att släcka rädslaminnen?

Ny forskning på möss visar hur mikrober i tarmarna kan påverka förmågan att avläsa rädsla. Studien ger detaljerade ledtrådar om de cellulära och molekylära mekanismerna som förbinder tarmen och hjärnan.

Forskare har undersökt tarmmikrobernas roll för att lindra rädsleminnen hos möss.

Under de senaste 10–20 åren har forskare observerat hur bakterierna som lever i och på människokroppen påverkar hälsan.

Bevis har framkommit om hur störningar i dessa mikrobiella samhällen kopplas till sjukdomar och till och med beteendeförändringar.

Dessa föreningar är också tydliga i sambandet mellan vissa autoimmuna sjukdomar och psykiatriska tillstånd.

Personer med multipel skleros eller inflammatorisk tarmsjukdom (IBD) kan till exempel ha stört tarmbakterier och uppleva humörsjukdomar, ångest och depression.

Men även om dessa undersökningar har bekräftat förekomsten av en tarm-hjärnaxel, har de mekanismer som ligger till grund för det varit oklara.

Den nya studien, som presenteras i en ny Natur papper, erbjuder oöverträffad detalj av de cellulära och molekylära processerna som förbinder tarmmikrober och hjärnceller.

"Ingen har ännu förstått hur IBD och andra kroniska mag-tarmsjukdomar påverkar beteende och mental hälsa", säger författare David Artis, professor i immunologi och chef för IBD-forskning vid Weill Cornell Medicine i New York City.

"Vår studie är början på ett nytt sätt att förstå hela bilden", tillägger han.

Lärande och glömma

För studien använde Prof. Artis och kollegor möss för att ta reda på hur tarmmikrostörningar påverkar hjärnceller.

De utnyttjade sin expertis inom djurbeteende, gensekvensering och cellkemi.

Undersökningen fokuserade på hur bra djuren kunde lära sig och glömma en rädsla-utlösare med hjälp av ett experiment som forskare kallar "rädsla-konditionering och utrotningsinlärning."

I experimentet lär sig möss att associera en elektrisk stöt på tassen med en samtidig ljudljud.

Så småningom kan tonen i sig framkalla samma fruktansvar som den elektriska stöten.

Efter upprepad exponering för tonen utan medföljande elchock tenderar möss att glömma föreningen. Detta beror på att deras hjärnor uppdaterar sig till det faktum att hotet inte längre finns.

Forskarna fann dock att möss vars tarmar var bakteriefria från födseln, eller vars tarmmikrober hade minskat kraftigt på grund av antibiotikabehandling, visade en markant minskning av förmågan att lära sig att hotet inte längre var närvarande. Med andra ord uppdaterades deras hjärnor inte till de nya förhållandena.

Förändrade gener i mikroglia

En genetisk undersökning av mikroglia i djurens hjärnor belyser den molekylära mekanismen bakom denna effekt.

Forskarna tittade på genuttryck i medial prefrontal cortex (mPFC), "ett område i hjärnan som är känt för att vara avgörande för utrotningsinlärning."

Microglia är immunceller som lever i hjärnan och spelar många roller i dess utveckling och funktion.

Ett av deras jobb är att hjälpa till att stimulera och beskära förbindelserna mellan nervceller eller nervceller för att modernisera hjärnkretsar.

Forskarna fann att frånvaron av tarmmikrober förändrade genuttrycket av mikroglia i mössens mPFC på ett sådant sätt att det stör hur neuroner normalt bildar och eliminerar kopplingar under inlärning och glömska.

Teamet fann också betydande förändringar i hjärnkemikalier hos möss som saknar tarmmikrober, såsom förändrade nivåer av molekyler som har en roll i neuropsykiatriska tillstånd som autism och schizofreni.

Återställa tarmbakterier fungerar bara tidigt i livet

Forskarna körde också experiment där de återställde tarmbakterier i bakteriefria möss i olika åldrar.

De fann att det var möjligt för dessa möss att lära sig ett konditionerat rädessvar, men bara om de återställde sina tarmbakterier strax efter födseln.

De såg detta som ett viktigt fynd, eftersom många psykiatriska tillstånd associerade med autoimmunitet också har kopplingar till problem som uppstår i de tidiga stadierna av hjärnans utveckling.

"Tarm-hjärnaxeln påverkar varje enskild människa, varje dag i deras liv", säger professor Artis.

Även om det är för tidigt att vara säker, föreslår co-principiell utredare Dr. Conor Liston att med ytterligare studier kommer dessa resultat så småningom att leda till nya behandlingsmål.

"Det är något vi kommer att behöva testa framöver", säger han.

"Vi börjar förstå mer om hur tarmen påverkar så olika sjukdomar som autism, Parkinsons sjukdom, posttraumatisk stressstörning och depression."

Prof. David Artis

none:  lungsystemet kroppssmärtor kompletterande medicin - alternativ medicin