Jak „bakterie” w jelitach wpływają na choroby neurodegeneracyjne
A co jeśli początki chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Parkinsona czy choroba Alzheimera, nie leżą w mózgu, lecz w jelitach? Oś jelitowo-mózgowa to dwukierunkowy kanał komunikacyjny łączący mózg z układem pokarmowym. Nowe badania sugerują, że to połączenie odgrywa rolę w rozwoju tych chorób. Naukowcy po doktoracie z Buck Institute, Minna Schmidt, PhD (Laboratorium Andersena) oraz Priya Makhijani, PhD (Laboratoria Andersena i Winera), badają, jak zmiany w zdrowiu jelit mogą wpływać na postęp chorób neurodegeneracyjnych.
Priya Makhijani, PhD (Laboratoria Andersena i Winera)
Neurony w jelitach tworzą tzw. układ nerwowy jelitowy, który kontroluje trawienie i łączy jelita z osią jelitowo-mózgową. Zdrowie jelit zależy od bilionów mikroorganizmów – „bakterii”, jak swobodnie nazywa je dr Makhijani – które trawią pokarm i produkują związki chemiczne zwane metabolitami. Metabolity te trafiają do krwiobiegu, przechodzą przez barierę krew-mózg i wpływają na funkcje mózgu oraz całego organizmu. Komórki odpornościowe w jelitach pomagają utrzymać równowagę mikrobiomu, który z kolei wspiera układ odpornościowy w ochronie przed chorobami.
W przebiegu chorób i starzenia zdrowie jelit może ulec zaburzeniu, co nazywa się dysbiozą – utratą zdrowej różnorodności gatunków bakterii. Może to objawiać się problemami trawiennymi i zaburzać produkcję niezbędnych składników odżywczych. Dysbioza jelit może zmieniać, które metabolity trafiają do krwi i docierają do mózgu. Może także powodować dysregulację układu odpornościowego, zwiększając ryzyko chorób, oraz prowadzić do „przeciekającego jelita”, w którym osłabiona bariera jelitowa pozwala bakteriom przedostawać się do krwiobiegu, wywołując stan zapalny w całym organizmie.
Przypuszcza się, że choroba Parkinsona zaczyna się w jelitach – wielu pacjentów doświadcza problemów żołądkowo-jelitowych nawet trzy dekady przed pojawieniem się objawów ruchowych. Kluczowym elementem choroby Parkinsona jest gromadzenie się w mózgu białka zwanego alfa-synukleiną. Hipoteza Braaka sugeruje, że agregacja tego białka zaczyna się w jelitach i rozprzestrzenia do mózgu poprzez oś jelitowo-mózgową, przyczyniając się do postępu choroby.
Minna Schmidt, PhD (Laboratorium Andersena)
Badania dr Schmidt dotyczą tego, jak zmiany w mikrobiomie jelitowym mogą wpływać na agregację alfa-synukleiny. Interesuje ją szczególnie bakteria Lactobacillus, która produkuje kwas mlekowy w jelitach – ten sam metabolit, który naturalnie powstaje podczas ćwiczeń fizycznych. Wiadomo, że aktywność fizyczna łagodzi niemotorowe objawy choroby Parkinsona, choć mechanizm tego zjawiska nie jest do końca znany.
Wykorzystując genetycznie zmodyfikowaną wersję mikroskopijnego robaka C. elegans, dr Schmidt analizuje, jak kwas mlekowy i jogurt zawierający bakterie produkujące kwas mlekowy wpływają na szkodliwe agregacje alfa-synukleiny. Wstępne wyniki sugerują, że kwas mlekowy hamuje szkodliwe gromadzenie alfa-synukleiny, potencjalnie wspierając neurony w modelach robaków choroby Parkinsona i otwierając drogę do nowych podejść terapeutycznych.
Podobnie jak w chorobie Parkinsona, niektórzy pacjenci z chorobą Alzheimera doświadczają problemów jelitowych zanim pojawią się objawy neurodegeneracyjne. Rola jelit w chorobie Alzheimera wciąż jest jednak odkrywana.
Choroba Alzheimera charakteryzuje się nieprawidłowym fałdowaniem białek zwanych amyloidem beta i tau w mózgu, co wywołuje odpowiedź immunologiczną prowadzącą do neurozapalnych procesów i stanu zapalnego w całym organizmie. Dr Makhijani i inni badacze wysuwają hipotezę, że choroba może być związana z mniejszą różnorodnością mikrobiomu jelitowego, co powoduje „przeciekające jelito”, pozwalając bakteriom przedostawać się do krwiobiegu i przyczyniając się zarówno do ogólnoustrojowego, jak i mózgowego stanu zapalnego.
W „dylemacie jajka i kury” nadal nie jest jasne, która patologiczna reakcja zapalna w chorobie Alzheimera – nieprawidłowe fałdowanie białek w mózgu czy przeciekająca bariera jelitowa – pojawia się pierwsza lub powoduje drugą. Dr Makhijani i inni badacze nie wykluczają roli zdrowia jelit w rozwoju Alzheimera i przyznają, że obecne modele mysie są ukierunkowane na patologię zaczynającą się w mózgu.
Dr Makhijani koncentruje się na zrozumieniu, jak komórki odpornościowe odpowiedzialne za utrzymanie mikrobiomu jelitowego wpływają na rozwój Alzheimera. Analizując profile ekspresji komórek odpornościowych u genetycznie zmodyfikowanych myszy, odkryła, że niektóre jelitowe komórki odpornościowe mogą migrować do opony twardej, zewnętrznej warstwy mózgu. Dzięki temu niezwykłemu odkryciu bada teraz, dlaczego te komórki przemieszczają się i jaką rolę mogą odgrywać w postępie choroby.
Choć potrzeba jeszcze więcej badań nad związkiem jelit z chorobami neurodegeneracyjnymi, jedno jest jasne: zdrowie jelit ma znaczenie. Dr Schmidt przypomina, aby postrzegać jelita „nie tylko jako organ wydalniczy, ale jako producenta związków chemicznych wpływających na mózg”. Zarówno ona, jak i dr Makhijani zachęcają do rozmowy o zdrowiu jelit z lekarzem, podkreślając rolę zróżnicowanej diety w pielęgnowaniu mikrobiomu i wspieraniu zdrowia mózgu.
