บทความอายุยืน

โมเลกุลที่ผลิตโดยจุลินทรีย์ในลำไส้ช่วยเพิ่มความจำในหนู

โมเลกุลที่ผลิตโดยจุลินทรีย์ในลำไส้ช่วยเพิ่มความจำในหนู
  • การศึกษาใหม่เชื่อมโยงพันธุศาสตร์ ไมโครไบโอมในลำไส้ และความจำในการวิจัยกับหนู 

  • นักวิจัยระบุว่าแลคเตทเป็นตัวส่งสารโมเลกุลที่ช่วยเพิ่มความจำซึ่งผลิตโดยจุลินทรีย์ในลำไส้แลคโตบาซิลลัส (l. reuteri) ทุกชนิด

  • การให้ l. reuteri หรือแลคเตทแก่หนูปลอดเชื้อโรคทำให้ความจำดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ และเพิ่ม gaba ซึ่งเป็นสารสื่อประสาทที่เชื่อมโยงกับการสร้างความจำ 

บทความนี้ถูกโพสต์ในข่าวห้องปฏิบัติการแห่งชาติแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือ: 

การศึกษาใหม่เป็นหนึ่งในการศึกษากลุ่มแรกๆ ที่ติดตามความเชื่อมโยงระดับโมเลกุลระหว่างพันธุศาสตร์ ไมโครไบโอมในลำไส้ และความทรงจำในแบบจำลองเมาส์ที่ได้รับการอบรมให้มีความคล้ายคลึงกับความหลากหลายของประชากรมนุษย์

แม้ว่าก่อนหน้านี้จะพบการเชื่อมโยงที่ยั่วเย้าระหว่างไมโครไบโอมในลำไส้และสมอง แต่ทีมนักวิจัยจากห้องปฏิบัติการแห่งชาติของกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา 2 แห่งก็พบหลักฐานใหม่เกี่ยวกับการเชื่อมโยงที่จับต้องได้ระหว่างลำไส้และสมอง

ทีมงานได้ระบุแลคเตตซึ่งเป็นโมเลกุลที่ผลิตโดยจุลินทรีย์ในลำไส้ทุกชนิดในฐานะตัวส่งสารโมเลกุลที่สำคัญในการกระตุ้นความจำ งานนี้ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 17 เมษายนในวารสาร บีเอ็มซี ไมโครไบโอม

“การศึกษาของเราแสดงให้เห็นว่าไมโครไบโอมอาจร่วมมือกับพันธุกรรมเพื่อส่งผลต่อความจำ” Janet Jansson นักนิเวศวิทยาจุลินทรีย์จาก Pacific Northwest National Laboratory และผู้เขียนรายงานวิจัยกล่าว

นักวิทยาศาสตร์รู้ดีว่าหนูที่ได้รับจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ต่อสุขภาพ ซึ่งเรียกว่าโปรไบโอติก จะได้รับคุณประโยชน์เชิงบวกหลายประการ นักวิทยาศาสตร์ยังรู้ด้วยว่าจุลินทรีย์ผลิตโมเลกุลที่เดินทางผ่านทางเลือดและทำหน้าที่เป็นผู้ส่งสารเคมีที่มีอิทธิพลต่อส่วนอื่นๆ ของร่างกาย รวมถึงสมองด้วย อย่างไรก็ตาม ยังไม่ชัดเจนว่าจุลินทรีย์ชนิดใดและผู้ส่งสารโมเลกุลของจุลินทรีย์ชนิดใดที่อาจมีอิทธิพลต่อความทรงจำจนถึงขณะนี้

Antoine Snijders นักชีววิทยาศาสตร์จาก Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) และผู้เขียนร่วมกล่าวว่า "ความท้าทายก็คือ การสร้างพันธุกรรมและสภาพแวดล้อมที่เป็นเอกลักษณ์ของหนูยังส่งผลต่อความจำและไมโครไบโอมของมันด้วย" “หากต้องการทราบว่าโมเลกุลของจุลินทรีย์มีอิทธิพลต่อความทรงจำหรือไม่ เราจำเป็นต้องเข้าใจปฏิสัมพันธ์ระหว่างพันธุกรรมกับไมโครไบโอม”

เขากล่าวเสริมว่าผลกระทบของไมโครไบโอมต่อหน่วยความจำถือเป็นงานวิจัยที่กระตือรือร้นมากในขณะนี้ โดยมีงานวิจัยมากกว่า 100 ฉบับที่ตีพิมพ์ในช่วง 5 ปีที่ผ่านมาเกี่ยวกับการเชื่อมโยงระหว่างโปรไบโอติกทั่วไปและความทรงจำ

พันธุศาสตร์ของเมาส์มีอิทธิพลต่อความจำและไมโครไบโอมในลำไส้

ก่อนที่พวกเขาจะเริ่มค้นหาโมเลกุลที่อาจเกี่ยวข้องกับการปรับปรุงความจำ jansson, snijders และเพื่อนร่วมงานจำเป็นต้องพิจารณาว่าพันธุกรรมมีอิทธิพลต่อความทรงจำอย่างไร

นักวิจัยเริ่มต้นด้วยกลุ่มหนูที่เรียกว่า collaborative cross พวกเขาเพาะพันธุ์หนู 29 สายพันธุ์เพื่อเลียนแบบความหลากหลายทางพันธุกรรมและทางกายภาพของประชากรมนุษย์ รวมถึงหนูที่มีขนาดแตกต่างกัน สีขน และลักษณะนิสัย (เช่น ขี้อายหรือตัวหนา) นักวิจัยยังทราบลำดับจีโนมของแต่ละสายพันธุ์ด้วย

ขั้นแรก ทีมงานได้ทำการทดสอบความจำของหนูแต่ละสายพันธุ์ จากนั้นจึงคัดกรองสายพันธุ์แต่ละสายพันธุ์เพื่อหาความแปรผันทางพันธุกรรม และเชื่อมโยงความแปรผันเหล่านี้กับผลลัพธ์ของความจำ พวกเขาพบยีนสองชุดที่เกี่ยวข้องกับความทรงจำ ยีนหนึ่งคือชุดยีนใหม่ที่มีอิทธิพลต่อการรับรู้ ในขณะที่ยีนอีกชุดหนึ่งเป็นที่รู้จักอยู่แล้ว

จากนั้น นักวิจัยได้วิเคราะห์จุลินทรีย์ในลำไส้ของแต่ละสายพันธุ์ เพื่อให้สามารถเชื่อมโยงจุลินทรีย์เข้ากับการเชื่อมโยงทางพันธุกรรมและความทรงจำที่พวกมันมีอยู่แล้ว พวกเขาระบุจุลินทรีย์สี่ตระกูลที่เกี่ยวข้องกับความจำที่ดีขึ้น ที่พบมากที่สุดคือแลคโตบาซิลลัส l. reuteri

เพื่อทดสอบความสัมพันธ์นี้ นักวิจัยได้ป้อน l. reuteri ให้กับหนูปลอดเชื้อโรคโดยไม่มีจุลินทรีย์ในลำไส้ จากนั้นจึงทดสอบความจำของหนู พวกเขาเห็นการปรับปรุงที่สำคัญเมื่อเทียบกับหนูปลอดเชื้อโรคที่ไม่ได้รับอาหารจากจุลินทรีย์ พวกเขายังพบการปรับปรุงแบบเดียวกันเมื่อเลี้ยงหนูปลอดเชื้อโรคหนึ่งในสองสายพันธุ์แลคโตบาซิลลัสอื่น ๆ

“ในขณะที่มีการรายงานความเชื่อมโยงระหว่างแลคโตบาซิลลัสและความทรงจำก่อนหน้านี้ เราก็พบว่ามันเป็นอิสระจากหน้าจอทางพันธุกรรมที่เป็นกลางนี้” Snijders กล่าว “ผลลัพธ์เหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าการแปรผันทางพันธุกรรมในส่วนใหญ่ควบคุมความจำ เช่นเดียวกับความแตกต่างในองค์ประกอบของไมโครไบโอมในลำไส้ข้ามสายพันธุ์”

อาหารและโปรไบโอติกช่วยเพิ่มความจำ

ในที่สุด นักวิจัยต้องการระบุว่าโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับจุลินทรีย์ใดที่อาจเกี่ยวข้องกับการเพิ่มประสิทธิภาพของหน่วยความจำ พวกเขาวิเคราะห์อุจจาระ เลือด และเนื้อเยื่อสมองจากหนูปลอดเชื้อโรคที่เลี้ยงแลคโตบาซิลลัสสายพันธุ์เฉพาะ แลคเตตเป็นหนึ่งในผลพลอยได้ของโมเลกุลเมตาบอลิซึมทั่วไป นอกจากนี้ยังเป็นโมเลกุลที่แลคโตบาซิลลัสทุกสายพันธุ์ผลิตขึ้น

ทีมงานได้ป้อนแลคเตทให้กับหนูที่ได้รับการระบุว่ามีความจำไม่ดี และสังเกตเห็นว่าความจำของพวกมันดีขึ้น หนูที่ได้รับแลคเตตหรือจุลินทรีย์แลคโตบาซิลลัสยังมีระดับกรดแกมมา-อะมิโนบิวทีริก (gaba) ซึ่งเป็นสารส่งผ่านโมเลกุลที่เชื่อมโยงกับการสร้างความทรงจำในสมองเพิ่มขึ้น

เพื่อดูว่ากลไกระดับโมเลกุลแบบเดียวกันนี้อาจใช้กับมนุษย์ได้เช่นกัน นักวิจัยได้ติดต่อกับพอล วิลเมส จากมหาวิทยาลัยลักเซมเบิร์ก ซึ่งเป็นผู้พัฒนาชิปขนาดเล็กที่เลียนแบบบริเวณที่จุลินทรีย์มีปฏิกิริยากับเนื้อเยื่อในลำไส้ของมนุษย์

เมื่อ wilmes และเพื่อนร่วมงานของเขาทดสอบ l. reuteri ในชิปนี้ พวกเขาพบว่าแลคเตตที่ผลิตโดยจุลินทรีย์เดินทางผ่านเนื้อเยื่อลำไส้ของมนุษย์ ซึ่งบ่งชี้ว่ามันสามารถเข้าสู่กระแสเลือดและอาจเดินทางไปยังสมองได้

“ในขณะที่การวิจัยนี้เสริมสร้างความคิดที่ว่าอาหาร พันธุกรรม และพฤติกรรม เช่น ความทรงจำ นั้นเชื่อมโยงกัน แต่จำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมเพื่อแสดงให้เห็นว่าแลคโตบาซิลลัสสามารถปรับปรุงความจำในมนุษย์ได้หรือไม่” แจนส์สันกล่าว

การวิจัยเสริมสร้างแนวคิดที่ว่าอาหาร พันธุกรรม และความทรงจำเชื่อมโยงกัน แม้ว่าจะต้องดำเนินการเพิ่มเติมเพื่อดูว่าหรือไม่

Snijders เห็นด้วย โดยเสริมว่าสักวันหนึ่งอาจเป็นไปได้ที่จะใช้โปรไบโอติกเพื่อปรับปรุงความจำในประชากรเป้าหมาย เช่น ผู้ที่มีความบกพร่องทางการเรียนรู้และความผิดปกติทางระบบประสาท

การศึกษานี้ตีพิมพ์ใน บีเอ็มซี ไมโครไบโอม ในเดือนเมษายน 2020 



โพสต์เก่ากว่า โพสต์ใหม่กว่า