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O microbiome insalubre do intestino reduz a poda synaptic do cérebro, danifica a aprendizagem

Um estudo novo pela medicina e pela Universidade de Cornell de Weill Cornell veio acima com mais explicações de como os micróbios do intestino se comunicam com os neurônios do cérebro. O estudo, publicado na natureza do jornal o 23 de outubro de 2019, examinou os cérebros de modelos do rato e encontrou que quando o microbiome do intestino é reduzido significativamente, há umas mudanças na expressão genética nas pilhas microglial do cérebro. Estas alterações afectam a poda synaptic, uma actividade que ocorra normalmente para promover conexões do interneuronal e para produzir a aprendizagem.

Pesquisa prévia

O microbiota do intestino influencia a maneira que muitos processos corporais funcionam, como a função imune, o metabolismo normal, e a revelação do organismo. Igualmente afecta o comportamento do anfitrião, incluindo as respostas da actividade social e do esforço, que são associadas com muitas desordens diferentes do cérebro e/ou da mente. Contudo, não há muito conhecimento dos mecanismos subjacentes por que as bactérias do intestino podem mudar a maneira que os neurónios funcionam, ou o comportamento do organismo maior.

Uma pesquisa mais adiantada fornece indicações fortes da relação entre a saúde do intestino e uma escala das doenças tão diferentes quanto ASD e a desordem cargo-traumático do esforço. Muitos estudos mostraram que as doenças auto-imunes estão ligadas a um microbiome anormal do intestino, e igualmente a diversas circunstâncias psiquiátricas e neurológicas. Por exemplo, a doença de entranhas inflamatório, a esclerose múltipla e a psoríase são todas as desordens da auto-imunidade, e estes indivíduos têm um risco mais alto de ter uns mais baixos números de várias bactérias do intestino, assim como maiores probabilidades da ansiedade, das desordens de humor e da depressão. Os genes comuns igualmente aparecem estam presente em circunstâncias psiquiátricas e auto-imunes.

Microbiome insalubre do intestino e capacidade de aprendizagem deficiente

No estudo actual, os cientistas olharam os cérebros de dois tipos de ratos com o microbiota anormal do intestino: ratos que tinham recebido antibióticos para reduzir o crescimento bacteriano no intestino, ou ratos que foram produzidos em um ambiente totalmente estéril para ser germe-livres (GF). Expor primeiramente estas populações do rato a um perigo, e removeram-nas então. Ao estudar as respostas de aprendizagem nestas populações do rato, encontraram que ambas mostraram uma capacidade abaixada aprender que um perigo que as ameaçasse devia já não ser temido (chamado extinção do medo que aprende). Ou seja os ratos normais desenvolvem uma resposta reflexo do medo a um perigo ameaçado, mas ao longo do tempo como o estímulo não produziu nenhum dano depois da exposição, sua diminuição condicionada das respostas do medo. Isto que aprende não era aparente no GF ou os ratos antibiótico-tratados que continuaram a mostrar condicionaram respostas do medo ao longo do tempo.

Imagem lactente o cérebro. Córtice pré-frontal central que demonstra os neurônios corticais (verde), o microglia (vermelho), e o marcador cargo-synaptic PSD95 (azul). Cortesia de imagem do afastamento cilindro/rolo. Christopher Parkhurst e David Artis (WCM).
Imagem lactente o cérebro. Córtice pré-frontal central que demonstra os neurônios corticais (verde), o microglia (vermelho), e o marcador cargo-synaptic PSD95 (azul). Cortesia de imagem do afastamento cilindro/rolo. Christopher Parkhurst e David Artis (WCM).

A razão pela qual

Para encontrar porque, os pesquisadores arranjaram em seqüência o RNA dentro do microglia, as pilhas imunes do cérebro. O RNA é a molécula intermediária entre o modelo genético no núcleo e a proteína final no citoplasma, produzido do gene codificado.  Assim uma seqüência do RNA mostra um gene expressado nessa pilha particular.

Poda Synaptic

Arranjar em seqüência do RNA mostrou um teste padrão diferente da expressão genética nos neurónios destas populações do rato, que afectaram por sua vez o normal remodelando isso ocorrem como uma parte da aprendizagem. Os neurónios formam conexões ou sinapses à informação da passagem entre se. Contudo, como aprendendo rendimentos, determinadas sinapses são removidas e outro são adicionadas, de acordo com o tráfego dos impulsos ao longo desse caminho. Isto é chamado sinapse que poda e é um processo importante na aprendizagem.

Ao examinar as diferenças na expressão genética no córtice pré-frontal central do cérebro do rato, os cientistas descobriram que ao contrário do microglia nos ratos saudáveis, estes o microglia não mostrou mudanças de poda normais, e este reduziu por sua vez o número de sinapses novas que foram formadas durante uma experiência de aprendizagem. Esta mudança afectou negativamente sua capacidade aprender.

As espinhas dendrítico Postsynaptic não foram remodeladas igualmente normalmente, e os neurônios da sugestão-codificação nesta parte do cérebro não mostraram níveis de actividade normal. Junto com o microglia, os neurônios excitatory e outros tipos do neurónio mostraram mudanças similares.

Neurochemicals alterados

Além, os pesquisadores encontraram que havia umas mudanças nos níveis de quatro produtos químicos nos cérebros dos ratos de GF. Estes produtos químicos são associados tipicamente com as doenças neuropsiquiátricas tais como a desordem da esquizofrenia e do autismo-espectro. As mudanças nestes produtos químicos conseqüentemente são ligadas intimately às alterações no cérebro que funciona, que decide por sua vez como nós detectamos nossos arredores e como nós lhes respondemos. O facto de que um microbiome alterado do intestino está ligado a algo tão fundamental como a química do cérebro é conseqüentemente significativa em desembaraçar o teste padrão subjacente. Como o pesquisador Frank Schroeder diz, do “a química cérebro determina essencialmente como nós sentimos e respondemos a nosso ambiente, e a evidência está construindo que os produtos químicos derivaram do jogo dos micróbios do intestino um maior protagonismo.”

Restauração do microbiota saudável do intestino e da sequela

Em para encenar 3 - os pesquisadores tentaram agora restaurar a capacidade de aprendizagem normal nos ratos pondo para trás organismos do intestino para substituir aqueles que foram perdidas, no primeiro grupo, ou transplantando microbiomes normais, na população de GF. Sucederam se o microbiome do intestino foi restaurado ao normal imediatamente depois do nascimento, com os ratos tratados que mostram testes padrões de aprendizagem normais. Por outro lado, a falta da melhoria com intervenções mais atrasadas sugere a necessidade essencial para sinais de um microbiome saudável do intestino ao cérebro tornando-se assim que o bebê for nascido.

Implicações

O pesquisador Conor que Liston comenta, “isto era encontrar interessante, dado que muitas circunstâncias psiquiátricas que são associadas com a doença auto-imune estão associadas com os problemas durante a revelação adiantada do cérebro.”

O pesquisador David Artis diz, “os impactos da linha central do intestino-cérebro cada único ser do ser humano cada dia de suas vidas. Ninguém contudo compreendeu como o IBD e outras circunstâncias gastrintestinais crônicas influenciam o comportamento e a saúde mental. Nosso estudo fornece uma parte nova de compreensão de como os mecanismos se operam.”

A elucidação do dysbiosis do intestino da maneira afecta o funcionamento do cérebro em molecular e o nível celular, esperançosamente, acelerará a identificação de moléculas ou de caminhos do alvo para tratar no futuro seres humanos afetados.

Source:
Journal reference:

The microbiota regulate neuronal function and fear extinction learning. Coco Chu, Mitchell H. Murdock, Deqiang Jing, Tae Hyung Won, Hattie Chung, Adam M. Kressel, Tea Tsaava, Meghan E. Addorisio, Gregory G. Putzel, Lei Zhou, Nicholas J. Bessman, Ruirong Yang, Saya Moriyama, Christopher N. Parkhurst, Anfei Li, Heidi C. Meyer, Fei Teng, Sangeeta S. Chavan, Kevin J. Tracey, Aviv Regev, Frank C. Schroeder, Francis S. Lee, Conor Liston & David Artis. Nature volume 574, pages543–548 (2019). https://www.nature.com/articles/s41586-019-1644-y

Dr. Liji Thomas

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Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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