หนูมีชุมชนแบคทีเรียที่เต็มไปด้วยความกล้าหาญและแมลงในลำไส้เหล่านี้มีอิทธิพลต่อการทำงานของสมองของหนูตามการศึกษาใหม่
โดยเฉพาะนักวิจัยต้องการค้นหาว่าลำไส้อย่างไรแบคทีเรียมีอิทธิพลต่อกิจกรรมของเครือข่ายสมองที่เกี่ยวข้องกับพฤติกรรมทางสังคมของเมาส์ โดยปกติเมื่อเมาส์พบเมาส์มันไม่เคยพบกันหนูสองตัวจะสูดดมหนวดเคราของกันและกันและปีนป่ายกันเหมือนสุนัขสองตัวที่จะทักทายกันที่สวนสุนัข อย่างไรก็ตามปราศจากเชื้อโรคหนูซึ่งขาดแบคทีเรียในลำไส้หลีกเลี่ยงการมีปฏิสัมพันธ์ทางสังคมกับหนูอื่น ๆ
“ การด้อยค่าทางสังคมในหนูที่ปราศจากเชื้อโรคนั่นไม่ใช่เรื่องใหม่” ผู้เขียนคนแรก Wei-Li Wu ผู้ช่วยศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยแห่งชาติเฉิงคองในไต้หวันและผู้ร่วมงานที่สถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนียกล่าว แต่วูและทีมของเขาต้องการที่จะเข้าใจว่าอะไรเป็นแรงผลักดันพฤติกรรมที่ขัดแย้งกันนี้ - ข้อบกพร่องของลำไส้มีอิทธิพลต่อเซลล์ประสาทที่ยิงในสมองเมาส์และส่งผลกระทบต่อความตั้งใจของหนูที่จะปะปนกันหรือไม่?
ที่เกี่ยวข้อง:แบคทีเรียในลำไส้ 5 วิธีส่งผลต่อสุขภาพของคุณ
คนแปลกหน้าอันตราย
ครั้งแรกที่วูได้ยินว่าแบคทีเรียอาจมีอิทธิพลต่อพฤติกรรมของสัตว์เขาคิดว่า "ฟังดูน่าทึ่ง แต่ไม่น่าเชื่อนิดหน่อย" เขาบอกกับวิทยาศาสตร์การมีชีวิต แต่ในฐานะนักวิชาการหลังปริญญาเอกที่ Caltech เขาเริ่มทำการทดลองกับหนูที่ปราศจากเชื้อโรคและได้เห็นพฤติกรรมทางสังคมที่แปลกประหลาดของพวกเขาโดยตรง ในขณะที่พฤติกรรมแปลก ๆ เหล่านี้ได้รับการอธิบายในการศึกษาต่าง ๆ แต่วูต้องการเข้าใจว่าทำไมพวกเขาถึงเกิดขึ้น
ในการศึกษาใหม่ของพวกเขาตีพิมพ์วันพุธ (30 มิถุนายน) ในวารสารธรรมชาตินักวิจัยเปรียบเทียบการทำงานของสมองและพฤติกรรมของหนูปกติกับของสองกลุ่มอื่น ๆ : หนูที่เลี้ยงในสภาพแวดล้อมที่ปลอดเชื้อเพื่อปราศจากเชื้อโรคและหนูที่ได้รับการรักษาด้วยค็อกเทลที่ทรงพลังของยาปฏิชีวนะที่ทำให้แบคทีเรียในลำไส้หมด (ทันทีที่หนูที่ปราศจากเชื้อโรคเข้าสู่สภาพแวดล้อมที่ไม่ได้รับการรักษาพวกเขาจะเริ่มหยิบแบคทีเรียขึ้นมาดังนั้นนักวิจัยสามารถใช้ชุดนี้เพียงครั้งเดียวเท่านั้นหนูที่ได้รับการรักษาด้วยยาปฏิชีวนะนั้นมีความหลากหลายมากขึ้นและสามารถใช้สำหรับการทดลองหลายครั้ง)
ทีมวางหนูที่ปราศจากเชื้อโรคและยาปฏิชีวนะในกรงที่มีหนูที่ไม่รู้จักเพื่อสังเกตปฏิสัมพันธ์ทางสังคมของพวกเขา ตามที่คาดไว้หนูทั้งสองกลุ่มหลีกเลี่ยงการมีปฏิสัมพันธ์กับคนแปลกหน้า จากการทดสอบพฤติกรรมนี้ทีมได้ทำการทดลองมากมายเพื่อดูว่าเกิดอะไรขึ้นในสมองของสัตว์ที่อาจขับเคลื่อนไดนามิกทางสังคมที่แปลกประหลาดนี้
ครั้งแรกทีมตรวจสอบสมองของสัตว์สำหรับ C-FOS ซึ่งเป็นยีนที่เปิดในเซลล์สมองที่ใช้งานอยู่ เมื่อเปรียบเทียบกับหนูปกติหนูที่มีแบคทีเรียที่หมดลงแสดงให้เห็นถึงการกระตุ้น C-Fos ที่เพิ่มขึ้นในบริเวณสมองที่เกี่ยวข้องกับการตอบสนองต่อความเครียดรวมถึง hypothalamus, amygdala และฮิบโปแคมปัส
การขัดขวางการทำงานของสมองนี้ใกล้เคียงกับการขัดขวางในฮอร์โมนความเครียดที่เรียกว่า corticosterone ในหนูที่ปราศจากเชื้อโรคและยาปฏิชีวนะที่ได้รับการรักษาในขณะที่การเพิ่มขึ้นเดียวกันไม่ได้เกิดขึ้นในหนูที่มี microbiomes ปกติหรือชุมชนของจุลินทรีย์ "หลังจากปฏิสัมพันธ์ทางสังคม-มันเป็นเพียงการโต้ตอบห้านาที-ฉันสามารถเห็นได้อย่างชัดเจนว่า ... พวกเขาทั้งหมดมีฮอร์โมนความเครียดที่สูงขึ้น" วูกล่าว
Corticosterone ส่วนใหญ่ผลิตโดยระบบตอบสนองความเครียดส่วนกลางของร่างกายหรือที่เรียกว่าแกน hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA); แกน HPA เชื่อมโยงโครงสร้างสมองสองโครงสร้าง (hypothalamus และต่อมใต้สมอง) กับต่อมหมวกไตที่ตั้งอยู่บนไต- หลังจากเห็นสไปค์ใน corticosterone ในหนูที่ปราศจากเชื้อโรคทีมสงสัยว่าการยุ่งกับแกน HPA สามารถนำระดับเหล่านั้นกลับลงมาและ "ถูกต้อง" พฤติกรรมของหนูหรือไม่
ทีมดูต่อมหมวกไตเป็นส่วนประกอบสุดท้ายของแกน HPA พวกเขาพบว่าการกำจัดต่อมหมวกไตดูเหมือนจะเพิ่มพฤติกรรมทางสังคมของหนู เมื่อพบกับคนแปลกหน้าหนูที่ไม่มีข้อบกพร่องของลำไส้มีพฤติกรรมคล้ายกับผู้ที่มี microbiomes ปกติ การปิดกั้นการผลิต corticosterone ด้วยยาเสพติดยังเพิ่มความเป็นกันเองของหนูเช่นเดียวกับการปิดกั้นหรือลบตัวรับที่ผูกคอร์ติโคสเตอโรนในสมองหรือที่เรียกว่าตัวรับ glucocorticoid หากไม่มีตัวรับที่จะผูกฮอร์โมนความเครียดหนูจะไม่ตอบสนองต่อหนามใน corticosterone
ที่เกี่ยวข้อง:จากสมอง Dino ไปจนถึงการควบคุมความคิด - การค้นพบสมองที่น่าสนใจ 10 ครั้ง
จากนั้นทีมทำการทดลองมากขึ้นที่กำหนดเป้าหมายไปที่ hypothalamus ซึ่งเป็นองค์ประกอบแรกในแกน HPA พวกเขาซูมเข้ากับประชากรเซลล์สมองที่เฉพาะเจาะจงที่ผลิต corticotropin-releasing factor (CRF) เปปไทด์ที่กระตุ้นปฏิกิริยาลูกโซ่ของกิจกรรมตามแกน HPA และเป็นกุญแจสำคัญสำหรับการผลิต corticosterone พวกเขาแทรกตัวรับที่ออกแบบมาเป็นพิเศษลงในเซลล์ประสาท CRF ในมลรัฐซึ่งอนุญาตให้ทีมเปิดและปิดเซลล์ประสาทเหล่านั้นด้วยความตั้งใจโดยใช้ยาเฉพาะ การปิดเซลล์ประสาทในหนูที่ได้รับการรักษาด้วยยาปฏิชีวนะช่วยเพิ่มความเป็นกันเองของพวกเขาต่อคนแปลกหน้า ในทางกลับกันการเปลี่ยนเซลล์ในหนูปกติทำให้พวกมันหลีกเลี่ยงการมีปฏิสัมพันธ์ทางสังคมอย่างกะทันหัน
การค้นพบนี้บอกใบ้ว่าเซลล์ hypothalamus เหล่านี้อาจใช้งานมากเกินไปในหนูที่ปราศจากเชื้อโรคและอย่างใดข้อบกพร่องของลำไส้ช่วยปรับมันลงในหนูปกติ ในทางกลับกันการปรับกิจกรรมของแกน HPA และการผลิตฮอร์โมนความเครียด
สำรองทฤษฎีนี้ทีมพบว่าแนะนำแบคทีเรียEnterococcus faecalisในหนูที่ปราศจากเชื้อโรคและยาปฏิชีวนะยังส่งเสริมกิจกรรมทางสังคมและลดระดับคอร์ติโคสเตอโรนในสัตว์ “ เมื่อพวกเขานำมันกลับมาดูเหมือนว่าพฤติกรรมทางสังคมนั้นได้รับการช่วยเหลือ” ดังนั้นการพูด” Diego Bohórquezรองศาสตราจารย์และนักประสาทวิทยาของคณะแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัย Duke กล่าว
แต่ในขณะที่ทีมไฮไลต์โดยเฉพาะE. faecalisในความเป็นจริงBohórquezกล่าวว่าเขาสงสัยว่าจุลินทรีย์ทำงานร่วมกันเพื่อปรับการผลิตฮอร์โมนความเครียด
โดยรวมแล้วการทดลองเหล่านี้ทำให้เกิดกรณีที่แข็งแกร่งซึ่งในหนูปกติบั๊กของลำไส้ปรับการผลิต corticosterone และช่วยให้สัตว์มีส่วนร่วมในพฤติกรรมทางสังคมในขณะที่หนูที่ปราศจากเชื้อโรคจัดการกับฮอร์โมนความเครียดมากเกินไป แต่วิธีการทำงานในระดับของลำไส้ยังไม่ชัดเจนเขากล่าวเสริม
“ มันเป็นขั้นตอนที่สมเหตุสมผลในการมองเข้าไปในสมอง แต่มีช่องว่างขนาดใหญ่ในแง่ของสิ่งที่เกิดขึ้นระหว่างลำไส้และสมอง” เขากล่าว ยกตัวอย่างเช่นลำไส้ผลิต endocannabinoids ของตัวเองกลุ่มผู้ส่งสารเคมีที่พบในสมองและสารเคมีเหล่านี้มีส่วนร่วมกับแกน HPA เขากล่าว ตัวรับสำหรับ CRF สามารถพบได้ในลำไส้ ตอนนี้คำถามใหญ่คือวิธีที่ microbiome ในลำไส้อาจใช้เครือข่ายเหล่านี้เพื่อ "พูดคุย" กับสมองและช่วยควบคุมพฤติกรรมจากส่วนลึกของลำไส้Bohórquezกล่าว
"เรายังต้องการที่จะจัดการกับสิ่งที่แบคทีเรียนี้ทำกับร่างกายหรือไม่" วูพูดสะท้อนความเชื่อมั่น "ฉันคิดว่านั่นเป็นเส้นทางที่ชัดเจนที่เราต้องการขุดต่อไป"
นอกเหนือจากการทดลองของเมาส์สายการวิจัยนี้สักวันหนึ่งช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ปฏิบัติต่อบุคคลที่มีความผิดปกติทางประสาทวิทยาเช่นความวิตกกังวลและความผิดปกติของสเปกตรัมออทิสติกสมมติว่าการสังเกตบางอย่างในสัตว์นำไปสู่ผู้คนBohórquezกล่าว การวิจัยแสดงให้เห็นว่าความวิตกกังวลและออทิสติกมักจะสอดคล้องกับความผิดปกติของระบบทางเดินอาหารเช่นอาการท้องผูกและท้องเสียรวมถึงการหยุดชะงักของ microbiome ในลำไส้นักวิทยาศาสตร์ได้รายงานในวารสารจิตเวชศาสตร์ทั่วไปและJAMA- ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจสอบการเชื่อมโยงสมองลำไส้นี้ด้วยความหวังว่าจะพัฒนาวิธีการรักษาใหม่สำหรับความผิดปกติดังกล่าวBohórquezกล่าว
"งานเฉพาะนี้ฉันไม่รู้ว่ามันจะย้ายเข็มไปข้างหน้าหรือไม่" ในแง่ของการกำหนดวิธีการรักษาด้วย microbiome สำหรับออทิสติกเขากล่าวเสริม แต่โดยทั่วไปแล้ว“ พวกเขากำลังนำความละเอียดมากขึ้นในแง่ของวิธีการที่จุลินทรีย์เหล่านี้มีผลต่อพฤติกรรมทางสังคม” เขากล่าว
เผยแพร่ครั้งแรกใน Live Science
