บทความอายุยืน

จากห้องน้ำสู่สมอง: การปลูกถ่ายจุลินทรีย์ในอุจจาระมีประโยชน์ต่อพฤติกรรมทางสังคมและการรับรู้ในหนูอย่างไร

จากห้องน้ำสู่สมอง: การปลูกถ่ายจุลินทรีย์ในอุจจาระมีประโยชน์ต่อพฤติกรรมทางสังคมและการรับรู้ในหนูอย่างไร

ตั้งอยู่ท่ามกลางรอยพับที่ซับซ้อนของท่อยาว 5 ฟุตในลำไส้ของเราที่เรียกว่าลำไส้ใหญ่ อาศัยแบคทีเรียหลายพันสายพันธุ์ที่ประกอบเป็นไมโครไบโอมของเรา เนื่องจากคนเราโดยเฉลี่ยมีเซลล์แบคทีเรียถึง 40 ล้านล้านเซลล์ ควบคู่ไปกับเซลล์ของมนุษย์ประมาณ 37 ล้านล้านเซลล์ นักวิจัยบางคนตั้งข้อสังเกตอย่างเล่นๆ ว่า เราเป็นเพียงครึ่งมนุษย์เท่านั้น  

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์มีความก้าวหน้าอย่างมากในการทำความเข้าใจว่าจุลินทรีย์เหล่านี้ส่งผลต่อสุขภาพ เช่น การย่อยอาหารและภูมิคุ้มกันอย่างไร อย่างไรก็ตาม นักวิจัยยังคงค้นพบวิธีการต่างๆ มากมายที่ระบบนิเวศของแบคทีเรียในลำไส้ส่งผลต่อสุขภาพสมอง การรับรู้ และพฤติกรรม

ตอนนี้มีการศึกษาล่าสุด จากนักวิจัยจาก Oregon Health & Science University ค้นพบเป็นครั้งแรกถึงความเชื่อมโยงเชิงสาเหตุระหว่างการเปลี่ยนแปลงของจุลินทรีย์ในลำไส้กับการเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมและความรู้ความเข้าใจในหนู แม้ว่าจะดูเหมือนอะไรบางอย่างที่หลุดออกมาจากนิยายไซไฟ แต่งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่าพฤติกรรมของเราถูกกำหนดโดยสิ่งมีชีวิตขนาดจิ๋วเหล่านี้ที่เรามีอยู่ในลำไส้ของเราอย่างไร และการย้ายแบคทีเรียจากสัตว์ตัวหนึ่งไปยังอีกตัวหนึ่งสามารถบอกเล่าการเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมไปพร้อมกับมันได้อย่างไร

ลำไส้และสมองสื่อสารกันอย่างไร

การศึกษา ได้แสดงให้เห็นว่าจุลินทรีย์ในลำไส้ประสานงานกับระบบประสาทส่วนกลางผ่านทางแกนลำไส้และสมอง ระบบการสื่อสารระหว่างอวัยวะนี้แสดงให้เห็นว่าส่งผลต่อพฤติกรรมทางสังคมที่เกี่ยวข้องกับความผิดปกติทางสติปัญญาที่เกี่ยวข้องกับอายุ รวมถึงอาการวิตกกังวล เครียด ซึมเศร้า หรือหลีกเลี่ยงความเสี่ยง 

การวิจัยก่อนหน้า จากทีมเดียวกันรายงานความสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบของไมโครไบโอมในลำไส้กับประสิทธิภาพเชิงพฤติกรรมและความรู้ความเข้าใจของหนูที่มีจีโนไทป์ - ยีนทั้งชุดของใครบางคนและตัวแปรของพวกเขา - เกี่ยวข้องกับการสูญเสียความรู้ความเข้าใจที่เกี่ยวข้องกับอายุ 

อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีการศึกษาใดที่เปิดเผยว่าไมโครไบโอมในลำไส้จะเป็นสื่อกลางในผลของการทำงานของยีนต่อผลลัพธ์ด้านพฤติกรรมหรือไม่ และอย่างไร ซึ่ง kundu และเพื่อนร่วมงานได้พิสูจน์แล้วโดยใช้การปลูกถ่ายอุจจาระของแบคทีเรียในลำไส้ (ใช่แล้ว การปลูกถ่ายอุจจาระเป็นสิ่งที่ฟังดูเหมือนจริงๆ) แม้จะมีปัจจัย 'อิ๊ก' การย้ายแบคทีเรียจากลำไส้ที่มีสุขภาพดีไปสู่ลำไส้ที่ไม่แข็งแรงสามารถปรับปรุงความหลากหลายของไมโครไบโอม ส่งเสริมน้ำหนักที่ดีต่อสุขภาพ ลดการติดเชื้อ และแม้กระทั่งเปลี่ยนพฤติกรรม แต่ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าจีโนไทป์ต่างๆ มีบทบาทอย่างไรในการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้

ปรับจุลินทรีย์ในลำไส้ การปลูกถ่ายอุจจาระส่งเสริมพฤติกรรมใหม่

การปลูกถ่ายอุจจาระส่งเสริมพฤติกรรมใหม่

มีจีโนไทป์หลายชนิดที่เกี่ยวข้องกับสุขภาพทางปัญญาที่ไม่ดีตามอายุ รวมถึงการกลายพันธุ์ของโปรตีนตั้งต้นอะไมลอยด์ของมนุษย์ (happ) และการมีสำเนาของยีนอะโพลิโพโปรตีน e4 (apoe4) มนุษย์ (และหนู) ที่มีจีโนไทป์เหล่านี้มีระดับการอักเสบของระบบประสาทและโปรตีนที่ทำให้เกิดโรคในระดับสูงที่เรียกว่าอะไมลอยด์-เบต้าที่สะสมในสมองและทำให้เกิดโรค ตอนนี้ kundu และเพื่อนร่วมงานแสดงให้เห็นว่าการปลูกถ่ายจุลินทรีย์ในอุจจาระมีอิทธิพลต่อการเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมที่มักเกิดขึ้นในหนูที่มีจีโนไทป์ที่มีความเสี่ยงสูงเหล่านี้

แทนที่จะถ่ายโอนแบคทีเรียที่มีสุขภาพดีไปยังหนูที่ไม่แข็งแรงเพื่อรักษาพวกมัน การศึกษานี้กลับทำตรงกันข้าม โดยการปลูกถ่ายแบคทีเรียที่ไม่แข็งแรงไปเป็นหนูที่มีสุขภาพดี เพื่อตรวจสอบความสัมพันธ์ระหว่างสาเหตุและผลกระทบระหว่างจุลินทรีย์ในลำไส้กับการเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมที่เกี่ยวข้องกับความรู้ความเข้าใจ kundu และเพื่อนร่วมงานได้เก็บตัวอย่างอุจจาระที่มีแบคทีเรียจากหนูอายุ 6 เดือนที่มีความเสี่ยงทางพันธุกรรมสูงในการพัฒนาความผิดปกติทางสติปัญญา และย้ายอุจจาระไปเลี้ยงหนูในสภาพแวดล้อมที่ปราศจากเชื้อโรคและมีแผ่นจุลินทรีย์ที่สะอาด 

หลังจากตั้งอาณานิคมแบคทีเรียใหม่เข้าไปในทางเดินอาหารของหนูผู้รับเป็นเวลาหนึ่งเดือน นักวิจัยได้ทำการทดลองหลายชุดที่ออกแบบมาเพื่อทดสอบพฤติกรรม ความจำ และการทำงานของมอเตอร์ พวกเขาพบว่าการเปลี่ยนแปลงของจุลินทรีย์ที่เกิดจากการปลูกถ่ายอุจจาระส่งผลต่อพฤติกรรมหลายประการ

พฤติกรรมที่เปลี่ยนแปลงของจุลินทรีย์อย่างหนึ่งคือการจดจำวัตถุแบบใหม่ ในการทดสอบนี้ หนูจะถูกนำเสนอด้วยวัตถุสองชิ้นที่คล้ายกัน หนึ่งในสองวัตถุจะถูกแทนที่ด้วยวัตถุใหม่ในครั้งต่อไป เนื่องจากหนูมักจะใช้เวลาสำรวจสิ่งของใหม่ๆ มากกว่าสิ่งของที่คุ้นเคย การทดสอบนี้จึงประเมินหน่วยความจำในการจดจำของพวกมัน เพื่อดูว่าพวกมันจำสิ่งของใหม่ได้หรือไม่ หลังจากการปลูกถ่ายอุจจาระ หนูผู้รับตัวผู้ที่มีจีโนไทป์ที่ส่งเสริมโรคทางปัญญา แสดงให้เห็นว่าการจดจำวัตถุแบบใหม่มีความบกพร่องอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเปรียบเทียบกับผู้รับการปลูกถ่ายจากหนู "ปกติ" โดยพื้นฐานแล้ว หนูที่ได้รับแบคทีเรียในลำไส้ "ไม่ดี" จะแสดงความจำที่ลดลงมากขึ้น 

ทีมงานยังศึกษาถึงความแตกต่างทางพฤติกรรมและความรู้ความเข้าใจระหว่างหนูที่มีความเสี่ยงทางพันธุกรรมสูงและหนูปกติ หนูตัวผู้ที่มีการกลายพันธุ์ของ app ที่เป็นอันตรายที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้และยีน apoe4 มีระดับกิจกรรมระหว่างการทดสอบภาคสนามต่ำกว่าหนู "ปกติ" การใช้เวลาอยู่กลางทุ่งโล่งมากขึ้นแทนที่จะออกไปสำรวจรอบๆ บ่งชี้ว่ามีอาการวิตกกังวลมากขึ้น 

การปรับไมโครไบโอม

ตามที่คาดไว้ ไมโครไบโอมที่ปลูกถ่ายได้รับอิทธิพลอย่างมีนัยสำคัญจากจีโนไทป์ของหนูผู้บริจาค แม้ว่าผู้รับการปลูกถ่ายจะมีความหลากหลายของจุลินทรีย์ต่ำกว่าผู้บริจาคเล็กน้อยก็ตาม ความหลากหลายและองค์ประกอบของไมโครไบโอมในลำไส้ก็สัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมด้วย และพบว่าจีโนไทป์ของเมาส์เป็นสื่อกลางในความสัมพันธ์นี้ 

ในฐานะผู้เขียนอาวุโส jacob raber, ph.d., ศาสตราจารย์ด้านประสาทวิทยาศาสตร์พฤติกรรมใน ohsu school of medicine รัฐ, "เราพบว่าการปรับไมโครไบโอมในลำไส้โดยการปลูกถ่ายอุจจาระในหนูปลอดเชื้อโรคทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางพฤติกรรมและการรับรู้ในรูปแบบ [การสูญเสียการรับรู้]... เท่าที่ฉันรู้ ไม่มีใครแสดงสิ่งนั้นมาก่อน"

จุลินทรีย์ในลำไส้

ไปกับลำไส้ของคุณ

ผลลัพธ์เหล่านี้ให้กำลังใจแก่โลกของการวิจัยไมโครไบโอม เนื่องจากแสดงให้เห็นว่าการปลูกถ่ายอุจจาระสามารถเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมทางสังคมและความรู้ความเข้าใจได้อย่างไร ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงทั่วไปที่พบในผู้ที่มีความผิดปกติเกี่ยวกับสมองและความจำ เนื่องจากเราไม่สามารถเปลี่ยนจีโนมของเรา แต่เราสามารถเปลี่ยนไมโครไบโอมของเราได้ การศึกษานี้จึงมีแนวโน้มว่าจะสนับสนุนสุขภาพทางการรับรู้แม้ในบุคคลที่มีความเสี่ยงสูงที่สุด และควรพิจารณาองค์ประกอบทางพันธุกรรมของผู้คนเมื่อพัฒนาวิธีการรักษาใหม่ๆ 

แม้ว่าอาจต้องใช้เวลาสักพักก่อนที่เราจะเริ่มเห็นว่าการปลูกถ่ายอุจจาระเป็นทางเลือกหลัก (โปรดอย่าลองทำที่บ้าน!) การเปลี่ยนแปลงไมโครไบโอมด้วยวิธีอื่น เช่น อาหารเสริมจากแบคทีเรีย ก็เป็นทางเลือกที่ใช้ได้อยู่แล้ว การวิจัยในอนาคตมีเป้าหมายเพื่อระบุแบคทีเรียเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับการสนับสนุนการรับรู้และพฤติกรรมที่ดีต่อสุขภาพ ซึ่งสามารถบรรจุขวดและบริโภคได้คล้ายกับอาหารเสริมโปรไบโอติก แต่เนื่องจากดร.ราเบอร์เตือนอย่างรวดเร็ว นี่ควรเป็นกระบวนการที่มีความเป็นส่วนตัวสูง ระบุ, "ผู้คนสามารถซื้อโปรไบโอติกได้ตามร้านขายยาทั่วไป แต่เราต้องการให้แน่ใจว่ามีการใช้การรักษาที่เหมาะสมสำหรับผู้ป่วยแต่ละราย และจะเป็นประโยชน์ต่อพวกเขาจริงๆ" 

ราเบอร์ ดำเนินต่อไป“ไมโครไบโอมในลำไส้เป็นสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อน หากคุณเปลี่ยนองค์ประกอบหนึ่ง คุณจะเปลี่ยนองค์ประกอบอื่นๆ ด้วย ดังนั้นคุณจึงต้องแน่ใจว่าได้เลือกโปรไบโอติกที่ส่งเสริมสุขภาพสมองและการทำงานของสมองสำหรับผู้ป่วยแต่ละราย ขณะเดียวกันก็จำกัดผลข้างเคียงด้านลบใดๆ" 

อ้างอิง: 

Cryan JF, O'Riordan KJ, Cowan CSM และคณะ แกนไมโครไบโอต้า-ลำไส้-สมอง อาจารย์ฟิสิออล 2019;99(4):1877-2013. ดอย:10.1152/physrev.00018.2018

Kundu P, Stagaman K, Kasschau K, Holden S, Shulzhenko N, Sharpton TJ และ Raber J. Fecal Implants จาก AppNL–G–F และ AppNL–G–F/E4 Donor Mice เพียงพอที่จะกระตุ้นพฤติกรรมฟีโนไทป์ในหนูปลอดเชื้อโรค ด้านหน้า. ประพฤติตน โรคประสาท. 2022;16:791128. ดอย: 10.3389/fnbeh.2022.791128

Kundu P, Torres ERS, Stagaman K และคณะ การวิเคราะห์เชิงบูรณาการของการวิเคราะห์พฤติกรรม อีพีเจเนติกส์ และไมโครไบโอมในลำไส้ใน AppNL-GF, AppNL-F และหนูชนิดไวด์ วิทยาศาสตร์ ตัวแทน- 2021;11(1):4678. เผยแพร่เมื่อ 25 กุมภาพันธ์ 2564 ดอย:10.1038/s41598-021-83851-4



โพสต์เก่ากว่า โพสต์ใหม่กว่า