Microorganismes intestinals i perspectives de les malalties neurològiques Part 3

Un altre estudi de Parracho et al. L'ús d'hibridació fluorescent in situ va mostrar nivells elevats de Clostridiumhystolyticum en nens amb TEA en comparació amb nens sans [85].

Clostridium histolyticum és un bacteri comú que creix al cos humà i que es troba habitualment a la boca, intestins, etc. Els estudis han demostrat que hi ha una certa correlació entre el nivell de Clostridium histolyticum i la memòria.

Al cervell, hi ha un gran nombre de microorganismes que formen l'anomenat "eix intestí-cervell" i afecten la salut humana i la funció cognitiva. Els estudis han demostrat que Clostridium histolyticum està estretament relacionat amb l'activitat cerebral. Pot afectar les reaccions bioquímiques i la neuroregulació del cervell a través de diverses vies, i aquests efectes al seu torn afecten la funció cognitiva humana.

Entre ells, Clostridium histolyticum pot afavorir la producció de serotonina, un neurotransmissor que pot afectar les emocions i la cognició. A més, Clostridium histolyticum també pot afectar la funció dels receptors de l'àcid gamma-aminobutíric (GABA) al cervell. El GABA és un dels neurotransmissors més importants del cervell. Pot inhibir l'activitat de les neurones i regular l'excitabilitat i la inhibició del cervell. Això vol dir que els canvis en el nivell de Clostridium histolyticum poden afectar directament la funció del cervell, afectant així la nostra capacitat cognitiva.

Un estudi publicat el 2017 va demostrar que, en comparació amb els subjectes amb nivells normals de Clostridium histolyticum, els subjectes amb nivells més baixos de Clostridium histolyticum tenien un pitjor rendiment en les tasques cognitives, especialment en l'atenció i la memòria de treball. Aquesta conclusió suggereix que el nivell de Clostridium histolyticum pot ser un factor clau que pot afectar la funció cognitiva humana i la capacitat de memòria.

En conseqüència, canviant la dieta, utilitzant probiòtics, reduint l'estrès, etc., les persones poden millorar la memòria i la funció cognitiva ajustant el nivell de Clostridium histolyticum. Al mateix temps, també hem de prestar atenció al fet que qualsevol infecció greu, medicaments i factors externs poden afectar l'equilibri de la microflora intestinal, per la qual cosa és essencial mantenir uns bons hàbits de vida, especialment una dieta saludable i salut mental, mantenir l'equilibri de la microecologia intestinal.

En definitiva, tot i que el nivell de Clostridium histolyticum està relacionat amb la memòria, hem de buscar activament solucions, millorar els nostres hàbits de vida, allunyar-nos de les influències negatives, donar el màxim partit al nostre potencial, mantenir una bona memòria i capacitat cognitiva i afrontar millor les reptes diversos. Es pot veure que hem de millorar la memòria, i Cistanche pot millorar significativament la memòria perquè també pot regular l'equilibri de neurotransmissors, com l'augment dels nivells d'acetilcolina i factors de creixement, que són molt importants per a la memòria i l'aprenentatge. A més, Cistanche també pot millorar el flux sanguini i promoure el lliurament d'oxigen, cosa que pot garantir que el cervell obtingui suficient nutrició i energia, millorant així la vitalitat i la resistència del cervell.

Feu clic a Coneix suplements per millorar la memòria

S'ha pensat que els clostridis, que són productors de propionat coneguts, són inductors de l'autisme, ja que contribueixen a canvis neurològics en models de rata [86,87).

També s'ha vist que les ratolins embarassades amb l'activació del sistema immune matern induïda per bacteris intestinals (també coneguda com a activació immune materna) produeixen descendència amb símptomes de TEA de deteriorament de la sociabilitat i comportaments repetitius d'enterrament de marbre [85,88].

Un altre estudi que va observar la prevalença de quatre tipus de bacteris beneficiosos: Bifidobacterium, Lactobacillus spp., E coli i Enterococcus, va revelar que els nens amb TEA tenien nivells molt més baixos de Bifidobacterium, nivells lleugerament més baixos d'Enterococcus i nivells molt més alts de Lactobacillus, amb més Bacilluspp. i menys Klebsiella oxytoca [89].

El mateix estudi va revelar que es van trobar nivells més baixos de SCFA en nens amb TEA, i una possible raó podria ser la menor fermentació sacarolítica per part de bacteris beneficiosos. Això afegeix encara més el vincle entre el microbioma intestinal i l'autisme [90].

Arran del fet que l'abundància de metabòlits produïts per bacteris té el potencial d'afectar directament els processos neuronals, es va trobar l'augment de l'excreció urinària d'un metabòlit anormal de fenilalanina de l'espècie Clostridia coneguda com HPHPA en pacients amb TEA [74].

Mitjançant l'esgotament de les catecolamines, les espècies de Clostridia influeixen en els símptomes de l'autisme, inclosos els comportaments estereotipats, la hiperactivitat i la hiperreactivitat, en animals d'experimentació.

A més, un estudi de Kang et al. utilitzant l'anàlisi de piroseqüenciació del gen rRNA 16S de mostres d'ADN fecal va revelar nivells més baixos de Prevotella, Coprococcus i Veillonellaceae no classificades en nens amb TEA [91].

A més d'un intestí permeable i la incorporació de determinats aliments a la dieta d'una persona, els metabòlits produïts per microorganismes a l'intestí poden influir en possibles símptomes semblants a l'ASD en les persones.

A més, se sap que l'abundància o disminució de certs microorganismes a l'intestí pot contribuir a trastorns neurològics com el TEA, un enllaç que es reforça encara més amb l'ajuda de diverses hipòtesis.

Esclerosi múltiple

L'EM és un trastorn neurodegeneratiu inflamatori i desmielinitzat crònic que afecta el SNC i provoca lesions cerebrals i medul·lars característiques [92–95]. Aquest trastorn pot provocar fatiga, entumiment, pèrdua de coordinació, vertigen, pèrdua de visió, marejos, dolor, disfunció de la bufeta i l'intestí, i fins i tot depressió [96]. Aproximadament 2,1 milions de persones estan afectades per l'EM a tot el món.

La EM també condueix a un augment del nombre de cèl·lules immunitàries autoreactives que es dirigeixen al SNC [97]. Atès que la microbiota intestinal contribueix a educar el sistema immunitari i té un paper clau en diversos trastorns autoimmunes i metabòlics, és raonable vincular la flora comensal intestinal amb la susceptibilitat a l'EM.

En un estudi de Vartanian et al., es va demostrar la colonització intestinal humana per Clostridium perfringens tipus B en un pacient amb la seva primera recaiguda d'EM, i això va revelar que la toxina epsilon alliberada per aquest patogen es va produir una microangiopatia, estudis similars van demostrar que això pot causar més BBB. interrupció, que condueix a danys neuronals andoligodendròcits [98-102].

Quan es van comparar pacients amb EM amb controls, es va veure que tenien una major prevalença d'anticossos contra la toxina epsilon en els seus sèrums. De la mateixa manera, Jhangi et al. va demostrar un augment de la concentració de l'arquea Methanobrevibacter en pacients amb EM [103].

També hi va haver una reducció notable de la concentració de Butyricimonas, Lachnospiraceae i Faecalibacterium en pacients amb EM en comparació amb els controls, i es va observar una reducció de l'abundància de Faecalibacterium en el microbioma dels pacients amb malaltia inflamatòria intestinal [104,105].

Els bacteris Faecalibacterium prausnitzii són organismes productors de butirat que condueixen a un augment de la població de cèl·lules Treg; això pot relacionar les alteracions de la microbiota intestinal amb el desenvolupament de l'EM.

Un altre estudi va revelar nivells diferents de Firmicutes, Bacteroidetes i Proteobacteria en pacients amb EM, i el tractament amb vitamina D va provocar augments d'Enterobacteriaceae tant en controls sans com en pacients amb EM.

A més, un estudi de Tremlett et al. va mostrar un augment dels nivells de Shigella, Escherichia i Clostridium, que s'associen a la infecció i la inflamació, i una disminució dels nivells d'Eubacterium rectale i Corynebacterium quan es van examinar 20 pacients pediàtrics amb MS [106].

Baranzini et al. van examinar 71 pacients amb EM i 71 controls sans mitjançant 16S rRNA geneseqüenciació, que va revelar que els pacients amb EM tenien nivells més alts d'Akkermansia muciniphila i Acinetobactercalcoaceticus i nivells més baixos de Parabacteroides distasonis a l'intestí en comparació amb controls sans [107,108].

Els extractes bacterians d'espècies de la microbiota intestinal de pacients amb EM van reforçar la resposta proinflamatòria de les cèl·lules T en un model in vitro [109]. Després d'això, quan l'investigador va trasplantar bacteris intestinals del model d'encefalomielitis anautoimmune (un model de ratolí d'EM induït artificialment), es va observar que la MSmicrobiota empitjorava l'encefalomielitis.

Diversos estudis han demostrat que, en comparació amb controls sans, una disminució o augment de certs microorganismes intestinals pot estar relacionat amb el desenvolupament de l'EM. A més, també s'ha observat un nivell elevat de certs anticossos produïts com a resultat de toxines alliberades per microorganismes en pacients amb EM.

malaltia d'Alzheimer

L'AD és un trastorn neurodegeneratiu progressiu que inclou signes fisiopatològics com ara una cognició deteriorada i l'acumulació de proteïna beta amiloide (A) atípica dins de l'espai intersticial dels teixits cerebrals, que condueix a la pèrdua de memòria [110,111].

Uns 44 milions de persones són diagnosticades d'AD a tot el món i és més probable que afecti persones majors de 65 anys. Se sap que els símptomes de l'AD empitjoren amb el temps i provoquen dificultats amb el llenguatge, desorientació, canvis d'humor, pèrdua de motivació i manca de gestió de l'autocura.

La microbiota intestinal contribueix molt a mantenir la fisiologia i les funcions normals de l'hoste; per tant, els canvis en la microbiota intestinal poden provocar canvis en la funció cerebral seguits de canvis en el comportament de l'hoste [112].

La MA continua sent la causa més freqüent de demència, amb 36 milions de casos reportats el 2010, un nombre que es preveu que augmentarà fins als 66 milions el 2030 i els 115 milions el 2050 [113].

L'etiologia de l'AD és esquiva i s'explica principalment com una interacció entre factors genètics i ambientals [114]. Un estudi de Bray et al. va afirmar que la microbiota comensal intestinal humana modula la funció i el comportament del cervell mitjançant l'eix microbiota-intestí-cervell i, per tant, podria tenir un paper en els mecanismes de la MA [115].

Després d'això, un altre estudi amb animals lliures de gèrmens i animals exposats a infeccions microbianes patògenes, antibiòtics, probiòtics i trasplantament de microbiota fecal va revelar un paper de la microbiota intestinal en la cognició de l'hoste i la patogènesi relacionada amb l'AD [116].

L'augment de la permeabilitat de l'intestí i del BBB a causa de la disbiosi de la microbiota i els desequilibris de la microbiota intestinal influeixen en la patogènesi de l'AD i altres trastorns neurodegeneratius.

A més, els bacteris presents a la microbiota intestinal poden segregar grans quantitats d'amiloides i LPS, que poden contribuir a la modulació de les vies de senyalització i la producció de citocines proinflamatòries, que poden conduir a l'AD [116].

A més, diversos estudis sobre rosegadors realitzats recentment suggereixen un vincle entre les alteracions del microbioma intestinal i la deposició d'amiloide; tanmateix, els microorganismes associats a la MA encara no s'han caracteritzat en humans [117,118]. L'ADN es va aïllar de mostres fecals per comparar la composició del microbioma intestinal en participants amb i sense diagnòstic de demència per AD.

Aquest estudi va dur a terme la seqüenciació del gen de l'ARNr 16S bacterian a l'ADN aïllat i es va revelar que la diversitat microbiana disminuïa i una composició diferent en individus de control d'edat i sexe del microbioma dels pacients amb AD [119].

L'envelliment també és un factor de risc important per a la MA i pot desencadenar la sobreestimulació del sistema immunitari innat i adaptatiu, provocant una inflamació, que augmenta la permeabilitat intestinal i la translocació bacteriana [120–123].

La composició de la microbiota intestinal canvia a les persones grans, amb una disminució de certs bacteris que es consideren beneficiosos, com ara Bacteroidetes, Lactobacillus i Bifidobacterium [124–126]. Diversos grups bacterians, inclosos Bifidobacterium, Lactobacillus i Faecalibacterium, poden modular la inflamació a nivell de l'epiteli intestinal [127–130].

Atès que la BBB està compromesa com a conseqüència de l'edat, influeix no només en l'eliminació d'A del cervell, sinó també en la senyalització mediada pel secretoma i el receptor implicada en la neuroinflamació que s'observa en la MA.

Per tant, es pot afirmar que l'edat pot alterar la microbiota intestinal i pot facilitar els processos inflamatoris que contribueixen a efectes neuroinflamatoris en AD [131–135]. Els bacteris que habiten l'intestí poden excretar grans quantitats de LPS i amiloides que poden contribuir a la patogènesi de l'AD. resultat de l'augment de la permeabilitat de l'epiteli del tracte gastrointestinal i del BBB amb l'edat.

Els LPS són un component important de la membrana externa dels bacteris gramnegatius i s'ha vist que indueixen les característiques inflamatòries i patològiques observades a l'AD quan s'infonen al quart ventricle dels models experimentals de rata [136]. A més, un estudi realitzat in vitro va suggerir que Els LPS bacterians potencien la fibril·logènesi dels pèptids A [137].

En un altre estudi, es va veure que els ratolins que van ser tractats amb múltiples injeccions intraperitoneals de LPS tenien nivells més alts d'A a l'hipocamp, així com dèficits cognitius [138]. Jaeger et al. va afirmar que les injeccions intraperitoneals de LPS van augmentar l'afluència de sang a cervell i van disminuir l'eflux de cervell a sang en ratolins, donant lloc a l'acumulació d'A [139].

De la mateixa manera, en un estudi sobre Bacteroides fragilis, l'exposició de LPS a cèl·lules cerebrals primàries humanes va revelar que eren un inductor extremadament potent d'un factor de transcripció proinflamatori que implicava un activador que facilitava la neurodegeneració inflamatòria al cervell de l'AD [140].

A més, també es pot generar una quantitat important d'amiloide funcional juntament amb LPS per moltes soques bacterianes, com ara E coli, Bacillus subtilis, Salmonella typhimurium, Salmonella enterica, Mycobacterium tuberculosis i Staphylococcus aureus, i pot contribuir a la patologia de la MA mitjançant l'acumulació de proteïnes mal plegades. oligòmers i fibrils [141,142].

També s'ha plantejat la hipòtesi que els amiloides bacterians podrien filtrar-se del tracte gastrointestinal i contribuir a la càrrega d'amiloide sistèmica i del SNC. Aquests amiloides poden induir citocines proinflamatòries, que passen pel tracte gastrointestinal i el BBB fins al cervell, desencadenant la immunoreactivitat i la senyalització de diversos components que contribueixen a la neurodegeneració [143–145].

Els LPS i els amiloides produïts per microorganismes a l'intestí desencadenen efectes inflamatoris que poden contribuir a la patogènesi de l'AD, ajudant a l'acumulació d'A.

Esquizofrènia

L'esquizofrènia és un trastorn cerebral complex i debilitant que produeix una combinació d'anormalitats del comportament, com ara al·lucinacions, deliris, apatia, episodis recurrents de psicosi i un pensament extremadament desordenat [146,147]. Se sap que l'esquizofrènia afecta al voltant de 21 milions de persones a tot el món i condueix a una morbiditat social i física [148,149].

Les causes de l'esquizofrènia inclouen factors ambientals i genètics. Els símptomes de l'esquizofrènia solen començar entre els 16 i els 30 anys, i els homes tenen més probabilitats de patir la malaltia.

Un estudi de Nemani et al. va representar un vincle entre la interrupció del microbioma intestinal i l'esquizofrènia [150]. Schwarz et al. va observar que quan es van comparar pacients amb psicosi del primer episodi amb subjectes de comparació no psiquiàtrics, es va trobar que tenien una major abundància de les famílies Lactobacillaceae, Halothiobacillaceae, Brucellaceae i Micrococcineae i una disminució de l'abundància de la família Veillonellaceae [151].

La microbiota intestinal també juga un paper important en la regulació de la neurotransmissió, l'homeòstasi immune i el desenvolupament del cervell, i un desequilibri en el microbioma pot provocar l'activació i la disfunció immune a l'eix intestí-cervell, contribuint encara més a l'esquizofrènia.

Els canvis en la microbiota intestinal poden reduir els protectors i augmentar les neurotoxines i els mediadors inflamatoris, provocant danys neuronals i sinàptics, que indueixen esquizofrènia. Clostridium sporogenes produeix el metabòlit àcid indol propiònic mitjançant la degradació del triptòfan, que és essencial per protegir la barrera intestinal i mantenir l'homeòstasi dels monòcits/macròfags i les cèl·lules T [152].

L'endotoxina bacteriana LPS pot danyar la barrera de la mucosa intestinal i activar el sistema immunitari, provocant una endotoxèmia lleu [153]. A més, els SCFA són un component important per mantenir la immunitat intestinal i la immunitat central mediada per la microglia [154,155], que ajuden a mantenir l'homeòstasi immune; tanmateix, la disfunció d'un pot afectar a l'altre, i ambdues influeixen en el desenvolupament de l'esquizofrènia [156].

A més, l'esquizofrènia està relacionada amb nivells elevats d'IL-6, IL{-8 i TNF, així com reduccions de IL-10 antiinflamatòria [157]. S'ha identificat un augment de la producció d'anticossos en resposta a Saccharomyces cerevisiae, que se sap que és un marcador d'inflamació intestinal i l'elevació del marcador de translocació bacteriana sCD14 en pacients amb esquizofrènia [158,159].

El microbioma intestinal també juga un paper en la regulació de la permeabilitat BBB; per tant, la disbiosi pot provocar infecció i inflamació del SNC, facilitant la malaltia [57160]. A més, l'absència de microbis GI condueix a una reducció dels nivells centrals de BDNF, inhibint el manteniment de la producció del receptor N-metil-D-aspartat (NMDAR). .

Una reducció de l'entrada de NMDAR a les neurones inhibidores de GABA ajuda encara més a la producció glutamatèrgica i condueix a un comportament sinàptic aberrant i dèficits cognitius. Com que es creu que NMDAR està associat amb el desenvolupament de l'esquizofrènia i altres malalties neurològiques, l'alteració de la composició del microbioma pot ajudar a explicar el desenvolupament de la malaltia [161].

En un altre estudi que va assenyalar un vincle entre els microbis intestinals i l'esquizofrènia, els investigadors van transferir mostres de microbis intestinals de subjectes esquizofrènics als biomes intestinals d'un grup de ratolins de control sans [162].

El trasplantament de bacteris intestinals de subjectes esquizofrènics a ratolins de control sans va induir alguns símptomes que eren característics de l'esquizofrènia murina, inclosa la hipofunció glutamatèrgica.

Els models de ratolins també van mostrar nivells més baixos de glutamat i nivells més alts de glutamina i GABA a l'hipocamp del cervell. Això va proporcionar una prova més d'una associació entre els canvis en la composició de la microbiota intestinal i l'esquizofrènia que era específica de la malaltia i que també es correlacionava amb la gravetat dels símptomes. Un desequilibri en el microbioma condueix a l'activació immune i a la disfunció neuronal, que se sap que són causes probables del desenvolupament de l'esquizofrènia. .

A més, els estudis han demostrat que una disminució dels protectors i un augment de les neurotoxines podria provocar el dany neuronal i sinàptic observat en pacients esquizofrènics.

malaltia de Parkinson

La malaltia de Parkinson (MP) és un trastorn degeneratiu a llarg termini del SNC que afecta principalment les neurones productores de dopamina presents en una regió específica del cervell coneguda com a substància negra. La MP afecta aproximadament entre 7 i 10 milions de persones a tot el món i se sap que és 1,5 vegades més freqüent en homes que en dones. La incidència de PD augmenta amb l'edat, afectant al voltant de l'1% de les persones de 60 anys o més [163].

La malaltia es caracteritza per diversos símptomes, que inclouen acinèsia, rigidesa muscular, tremolors, bradicinèsia i dificultat per caminar i caminar [164]. A més d'aquests trets motors, altres símptomes inclouen la demència, la depressió i la disfunció sensorial i autònoma. A part de la pèrdua dopaminèrgica, la MP també es caracteritza per sinucleinopatia; és a dir, la deposició de polímers insolubles de -sinucleïna al cos neuronal, formant inclusions rodones, lamel·lades, eosinòfiles i citoplasmàtiques anomenades cossos de Lewy [165].

Aquests cossos de Lewy són responsables de la neurodegeneració i la mort neuronal [166,167]. Diversos estudis han demostrat canvis en la microbiota intestinal de pacients amb PD, que poden servir com a biomarcadors de PD i el seu possible mal plegament induït per desencadenant de -sinucleïna que provoca neurodegeneració en individus amb PD [168].

També se sap que els pacients amb PD presenten freqüentment signes i símptomes no motors de dismotilitat gastrointestinal, que poden incloure un retard en el buidatge gàstric i el restrenyiment [169-173]. seqüenciació de genomes bacterians [174].

Els pacients amb PD van mostrar quantitats reduïdes de Bacteroides massiliensis, Stoquefichus massiliensis, Bacteroides copro cola, Blautia glucanase, Dorea long catena, Bacteroides dorei, Prevotellacopri, Coprococcus eutectic i Ruminococcus callidus, Christensenella minute, Lactobacillus, Ruminococ mucosamiccters i Papillons.

Aquest patró de microflora intestinal pot desencadenar una inflamació local seguida de l'agregació de -sinucleïna i la generació de cossos de Lewy. Un altre estudi sobre pacients amb EP amb inflamació intestinal va demostrar que presentaven un augment en l'expressió del lligand TLR4 específic de l'endotoxina bacteriana, així com l'expressió de cèl·lules T CD3+ i citocines en biòpsies de còlon i una disminució dels bacteris colònics productors de SCFA en comparació amb controls [175].

L'associació entre PD i Helicobacter pylori és la més àmpliament estudiada, i s'ha vist que la infecció per H pylori és alta entre els pacients amb PD, causant deficiències motores en dificultar l'absorció de la drogalevodopa, que s'utilitza per al tractament de la PD [176,177]. De la mateixa manera, s'ha observat que el creixement excessiu de bacteris de l'intestí prim, un trastorn del creixement bacterià excessiu a l'intestí prim, també s'associa amb la PD.

En un altre estudi, una reducció significativa de Prevotellaceae a les femtes dels pacients amb PD en comparació amb els controls va demostrar més proves que la disbiosi del microbioma intestinal està relacionada amb la PD [178]. A més, es va trobar una correlació directa entre l'abundància d'Enterobacteriaceae i la gravetat de la inestabilitat postural i la dificultat de la marxa.

També s'ha observat que els pacients amb PD pateixen una major permeabilitat de la mucosa i una exposició sistèmica a endotoxines de bacteris coliformes [179]. A més, els bacteris dels gèneres Blautia, Coprococcus, Faecalibacterium i Roseburia es van reduir significativament a les femtes dels pacients amb PD en comparació amb els controls, i els pertanyents al gènere Ralstonia es van augmentar significativament a la mucosa dels pacients amb EP. En un altre estudi de 34 pacients amb EP. i 34 controls coincidents per edat, es van analitzar mostres fecals mitjançant cromatografia de gas per comprovar les concentracions de SCFA, que són un dels principals productes metabòlics de la composició de bacteris intestinals i microbiota [180].

Es va trobar que les concentracions de SCFA es reduïen significativament en els pacients amb PD en comparació amb els controls. Aquesta reducció pot induir alteracions en l'ENS i contribuir a la dismotilitat gastrointestinal en pacients amb EP. Els estudis demostren que es poden induir alteracions mitjançant canvis en els nivells de microorganismes o dels metabòlits produïts per aquests. Aquestes alteracions condueixen a la disbiosi intestinal observada en pacients amb PD, així com a l'agregació de -sinucleïna, que genera encara més cossos de Lewy.

Ansietat

L'ansietat és un trastorn en el qual una persona experimenta aprensió i por caracteritzada per símptomes físics com palpitacions i sudoració. L'ansietat sovint s'acompanya de tensió muscular, inquietud, fatiga i problemes de concentració. Els símptomes d'ansietat poden ser crònics (o generalitzats) o aguts i poden provocar atacs de pànic.

Els símptomes també poden diferir en nombre, intensitat i freqüència, depenent de la persona [181]. Se sap que la presència de microbis nocius influeix en l'ansietat i la depressió provocant una inflamació crònica, que es produeix quan aquests microbis maliciosos superen els microbis beneficiosos a l'intestí. Quan aquests habitants nocius de l'intestí s'apropen i causen inflamació, poden activar el nervi vag, donant lloc a símptomes neuropsicològics [182].

Aquests bacteris també poden produir pèptids que se sap que envien senyals d'estrès, que afecten l'expressió gènica i el SNC. S'ha observat que l'exposició dels rosegadors a patògens microbians durant les seves fases de desenvolupament provoca comportaments semblants a l'ansietat i funcions cognitives deteriorades [183–. 185]. Un estudi que va incloure models murins va mostrar una elevació del comportament semblant a l'ansietat en proves de laberint més elevades 2 dies després de l'exposició a una infecció subpatògena de Campylobacter jejuni; es va notar que això era significatiu a causa de l'absència d'una resposta immune a la perifèria [186].

A més, un estudi de Lyte et al. La implicació de Citrobacter rodentium i C jejuni va revelar un augment del comportament semblant a l'ansietat 8 hores després de la infecció, sense mostrar cap diferència en els nivells de citocines plasmàtiques o inflamació intestinal en comparació amb els ratolins control [187]. Aquests estudis suggereixen que la presència de bacteris nocius a l'intestí després de l'absència d'una resposta immune sistèmica desencadena un comportament semblant a l'ansietat.

Aquests comportaments també es van observar en experiments que van provocar un augment de la inflamació gastrointestinal [188,189]. Els ratolins amb Trichurismuris van mostrar inflamació gastrointestinal i un augment del comportament semblant a l'ansietat quan es van provar amb proves de llum/foscor i de baixada. El tractament amb el probiòtic B longum va ajudar a normalitzar el comportament semblant a l'ansietat en els ratolins infectats.

Se sap que el BDNF influeix en processos com la supervivència i la diferenciació de les neurones, la formació de sinapsis funcionals i la neuroplasticitat durant el desenvolupament i l'edat adulta [190–192]. En els models d'infecció predits per provocar canvis en el perfil de la microbiota, es va trobar que la reducció de l'expressió d'ARNm o proteïna de BDNF de l'hipocamp estava associada amb un augment de comportaments semblants a l'ansietat [193].

A més, la disfunció en la senyalització de GABA, que és un neurotransmissor inhibidor important del SNC, està relacionada amb l'ansietat i la depressió [194]. Un altre experiment amb models de ratolí va demostrar la prevenció de comportaments semblants a l'ansietat amb una dieta alta en greixos i l'administració de Lactobacillus helveticus durant 21 dies [195].

Quan es va fer el mateix experiment amb ratolins amb deficiència d'IL-10-, no es van observar canvis en l'ansietat; aquests resultats van demostrar el paper del sistema immunitari en l'eix intestí-cervell. En un altre experiment que demostra que la microbiota pot afectar directament el comportament, els investigadors van realitzar un trasplantament fecal de ratolins adults sense gèrmens BALB/c (una soca de ratolí d'alta ansietat) a ratolins suïssos NIH sense gèrmens adults (una soca de ratolí de baixa ansietat) i els ratolins BALB/c van rebre la microbiota dels ratolins suïssos de la NIH [193].

El perfil de comportament del donant era visible en els ratolins receptors. Tot i que se sap que diversos bacteris intestinals alleugen l'estrès, la depressió i l'ansietat, diversos estudis també suggereixen que la microbiota intestinal és un factor que contribueix al desenvolupament de comportaments semblants a l'ansietat. Els experiments que impliquen l'exposició a patògens, així com una reducció de l'ARNm o proteïna de BDNF i disfuncions de la senyalització GABA han revelat un augment del comportament semblant a l'ansietat. Nombrosos estudis també han revelat possibles vies o hipòtesis que suggereixen associacions probables de la microbiota intestinal amb els trastorns neurològics esmentats anteriorment (taula 2).

Perspectives actuals i perspectiva de futur

Amb l'ajuda d'una millor comprensió de la investigació del microbioma, així com del suport estratègic de diversos països al llarg dels anys, s'han establert diverses organitzacions i institucions que contribueixen a la investigació del microbioma intestinal. L'Institut d'Investigació Sanitària Lawson, l'Institut de Recerca Tecnològica Bioaster, l'Institut Ampli i la Societat Europea de Neurogastroenterologia i Motilitat són algunes de les organitzacions que contribueixen a la recerca. La complexitat inherent i l'heterogeneïtat del microbioma humà requereixen que es realitzi un nombre més gran d'experiments per contrarestar les limitacions dels mètodes empírics a l'hora d'examinar els vincles de causalitat o correlació entre la disbiosi i les malalties humanes [197].

Fins a les últimes dècades, les propietats del microbioma humà així com les interaccions hoste-microbiota romanien desconegudes a causa de les limitacions de la tecnologia. L'augment del nombre d'oportunitats per a la investigació en aquest camp en particular va ser proporcionat pel ràpid desenvolupament de tecnologies de recerca biològica, que inclouen models animals lliures de gèrmens, tècniques de seqüenciació de nova generació i enfocaments multiòmics [198]. El desenvolupament i l'aplicació d'aquestes tecnologies ajuden a l'anàlisi de l'estructura i composició del microbioma intestinal, així com la funció i la seva associació amb la salut i la malaltia des de diferents perspectives interdisciplinàries.

El Projecte del microbioma humà va ser una iniciativa de recerca dels NIH dels Estats Units [199,200]. Va ser llançat el 2007 per ajudar a millorar la comprensió de la flora microbiana implicada tant en la salut humana com en la malaltia.

El consorci Metagenomics of the Human Intestinal Tract, finançat per la Comissió Europea, se centra en la investigació sobre el tracte GI humà i la relació del tracte GI humà amb l'obesitat i la malaltia inflamatòria intestinal [201].

La industrialització i la comercialització d'aplicacions rellevants del microbioma també han avançat, i això ha portat a l'establiment de diverses empreses de biotecnologia amb inversions globals considerables. Amb els darrers coneixements del microbioma intestinal, així com la seqüenciació de nova generació, la identificació de biomarcadors específics associats a la causa de es poden ajudar els trastorns.

Aquesta identificació ens pot permetre promocionar enfocaments/fàrmacs terapèutics dirigits i oferir possibilitats de detecció precoç amb un gran valor pronòstic. Els fàrmacs poden ajudar en tractaments contra el càncer, així com en trastorns metabòlics, neurodegeneratius i psiquiàtrics. La manca de cures efectives i la disponibilitat limitada de medicaments que ofereixen millores emfatitzen encara més la necessitat de prevenir els trastorns amb mesures de diagnòstic precoç que facin ús de determinats biomarcadors.

Tanmateix, l'existència de múltiples variables de confusió en experiments realitzats anteriorment demostra la necessitat de mides de mostra més grans en estudis que impliquin el cribratge de biomarcadors metagenòmics.

Encara que els models animals s'utilitzen en experiments preclínics per validar les funcions de determinades espècies microbianes, també presenten diverses limitacions, inclòs el fet que el genoma humà pot compartir més del 85% de les seves seqüències genòmiques amb el genoma del ratolí, però els patrons d'expressió, les funcions de proteïnes i altres factors no són els mateixos.

Els probiòtics exerceixen un efecte beneficiós sobre la salut tant dels humans com dels animals mantenint un equilibri adequat de microbis beneficiosos i nocius entre el tracte gastrointestinal i el sistema immunitari. Els probiòtics també participen en la síntesi i l'alliberament de pèptids antibacterians i mucina formadora de gel, que faciliten la lubricació de les superfícies epitelials i proporcionen protecció contra bacteris i antígens.

Aquestes característiques que presenten els probiòtics indiquen el seu ús potencial com a terapèutica en trastorns neurològics influenciats pel microbioma intestinal. A més, l'exploració i l'avaluació de biomarcadors poden demostrar encara més vies de correlació que poden ajudar a comprendre els mecanismes subjacents als trastorns. Els estudis del microbioma intestinal estan canviant el seu enfocament de la correlació a la causalitat per abordar els mecanismes pels quals el microbioma influeix en la salut de l'hoste.

Una millor comprensió d'aquests mecanismes que utilitzen tecnologies de seqüenciació de nova generació entre altres tecnologies avançades pot ajudar en el desenvolupament de noves intervencions diagnòstiques i terapèutiques; la producció de gammes de probiòtics més àmplies i més beneficioses en el futur també pot donar lloc a possibilitats de millorar les condicions de salut.

Conclusió

Existeix una relació mutualista entre la microbiota intestinal i l'hoste que ajuda a la digestió, el metabolisme dels fàrmacs, el metabolisme xenobiòtic i la lluita contra els patògens i millora la funció cerebral. Tot i que se sap que la microbiota intestinal és beneficiosa, un desequilibri en microbis nocius i no nocius pot contribuir a diversos problemes de salut.

Un desequilibri en els microbis intestinals, que està influenciat per factors interns i externs, condueix a una disbiosi de la microbiota, que finalment condueix al desenvolupament de diversos trastorns neurològics, així com augment de pes, malalties cardiovasculars i trastorns gastrointestinals.

Els patrons de part com la cesària i el part normal poden afectar la composició dels microbis intestinals. Diversos estudis han demostrat només hipòtesis o enllaços possibles en termes de desequilibri en la composició microbiana i no tenen cap associació directa amb el desenvolupament de trastorns neurològics; per tant, es requereix més investigació en cada camp respectiu.

Agraïments

Els autors agraeixen als membres de Swift Integrity Computational Lab (Dhaka, Bangla Desh), una plataforma virtual per a joves investigadors, pel seu suport durant la preparació d'aquest manuscrit.

Divulgació d'interessos financers i competitius

Els autors no tenen afiliacions o implicacions financeres rellevants amb cap organització o entitat amb un interès financer o un conflicte financer amb el tema o els materials tractats en aquest manuscrit. No s'ha utilitzat cap assistència per escriure en la producció d'aquest manuscrit.

Accés obert

Aquesta obra té una llicència sota la llicència Reconeixement-NoComercial-SenseDerivades 4.0 Llicència no adaptada. Per veure una còpia d'aquesta llicència, visiteuhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/

Referències

S'han destacat articles d'especial interès com a • d'interès; •• d'interès considerable

1. Thursby E, Juge N. Introducció a la microbiota intestinal humana. Bioquímica. J. 474(11), 1823–1836 (2017).

2. Donaldson G, Lee S, Mazmanian S. Biogeografia intestinal de la microbiota bacteriana. Nat. Rev. Microbiol. 14(1), 20–32 (2015).

3. Zhu S, Jiang Y, Xu K et al. El progrés de la investigació del microbioma intestinal relacionat amb els trastorns cerebrals. J. Neuroinflammation 17(1), 25 (2020).• Discutiu possibles hipòtesis, explicant com els microorganismes intestinals poden influir en el desenvolupament de diversos trastorns neurològics.

4. Ghaisas S, Maher J, Kanthasamy A. Microbioma intestinal en salut i malaltia: vinculació de l'eix microbioma-intestí-cervell i factors ambientals en la patogènesi de malalties sistèmiques i neurodegeneratives. Pharmacol. Allà. 158, 52–62 (2016).• Es parla de la coordinació de l'eix microbioma-intestí-cervell i la correlaciona amb la patogènesi de les malalties sistèmiques i neurodegeneratives.

5. Mai V, Draganov PV. Avenços recents i buits restants en el nostre coneixement de les associacions entre la microbiota intestinal i la salut humana. World J. Gastroenterol. 15(1), 81 (2009).

6. Lozupone CA, Stombaugh JI, Gordon JI, Jansson JK, Knight R. Diversitat, estabilitat i resiliència de la microbiota intestinal humana. Nature489(7415), 220–230 (2012).

7. Laterza L, Rizzatti G, Gaetani E, Chiusolo P, Gasbarrini A. La microbiota intestinal i la relació del sistema immune en la malaltia de l'empelt humà contra l'hoste. Mediterrània. J. Hematol. Infectar. Dis. 8(1), e2016025 (2016).

For more information:1950477648nn@gmail.com