Bakterie a další mikroorganismy přítomné v trávicím traktu hrají významnou roli ve zdraví i v nemoci. Mnoho desetiletí víme o tom, že naše střevní společenství ovlivňuje například funkci imunitního systému nebo metabolismu. Řada vědeckých týmu v posledních letech ovšem poukazuje i na vliv střevních mikroorganismů na fungování mozku. Nová studie amerických vědců nalezla přímou spojku mezi bakteriemi ve střevě a úzkostnými poruchami u myši.

Osa střevo-mozek je termín označující skutečnost, že určité pochody ve střevě ovlivňují fungování centrální nervové soustavy, především mozku. Hlavním původcem těchto signálů je pak společenství bakterií, hub a virů, tedy střevní mikrobiota. Mnoho studií poukazuje na přímý vliv střevních mikroorganismů na vývoj a funkci mozku. Některé druhy střevních bakterií třeba mohou vytvářet neurotransmitery, tedy molekuly nezbytné pro funkci našeho mozku, například kyselinu gama-aminomáselnou (GABA) nebo serotonin, často označovaný jako „hormon štěstí“.

Vědci z Kalifornie se ve své studii, publikované v prestižním časopise Nature, zaměřili na sloučeninu zvanou 4-ethylfenol sulfát (4-EPS). Tato látka může vznikat z esenciální aminokyseliny tyrozinu, tedy základního kamene naprosté většiny bílkovin. Autoři článku navrhli, že na tvorbě 4-EPS se podílí některé bakterie ve střevě. Enzymy nezbytné pro vytváření 4-EPS pak popsali u bakterie rodu Bacteroides, která ovšem na části chemického procesu musí spolupracovat s běžnými bakteriemi rodu Lactobacillus. Ty se často využívají při fermentaci potravin, například jogurtů nebo kefíru, nebo je užíváme jako probiotika.

Ze střeva až do mozku

Výzkum následně ukázal, že myši se střevními bakteriemi, které právě vytváří 4-EPS, mají podstatně změněné fungování mozku. Vědci toto pozorování vysvětlili tím, že molekula 4-EPS negativně ovlivňuje buňky zvané oligodendrocyty. Ty slouží v mozku k tomu, že obalují výběžky neuronů, čímž je chrání a podporují jejich funkci. Tedy podobně jako gumová izolace na elektrických drátech napomáhá bezpečnému přenosu elektřiny a zabraňuje zkratu. U myší se zvýšeným množstvím metabolitu 4-EPS, pocházejícího od střevních bakterií, vědci opravdu zaznamenali méně plně vyvinutých a funkčních oligodendrocytů.

Většinu těchto změn pak výzkumníci nalezli v limbickém systému mozku, tedy části, která je zodpovědná za vnímání emocí. Myši pod vlivem 4-EPS doopravdy vykazovaly chování podobné úzkostem – například trávily mnohem více času schované ve tmě, chyběla jim typická myší zvědavost při prozkoumávání okolí či méně komunikovaly se svými soukmenovci. „Toto je nesmírně zajímavý důkaz, že konkrétní mikrobiální metabolit ovlivňuje jak aktivitu nervových buněk, tak velmi komplexní chování myši. Stále ovšem nevíme, proč tomu tak je,“ říká vedoucí skupiny, profesor Sarkis K. Mazmanian z Kalifornského technologického institutu.

Dalším krokem týmu bude tedy rozklíčovat přesný důvod, proč daná molekula takto negativně ovlivňuje mozek. Je také možné, že časem najdeme podobný mechanismus i u některých lidí s psychickými poruchami. Nedávná publikace stejného vědeckého týmu totiž zjistila zvýšené množství metabolitu 4-EPS u osob s poruchou autistického spektra. „Věřím tomu, že naše práce bude v budoucnu přínosem i v řešení lidské úzkosti a dalších poruch,“ doufá profesor Mazmanian.

Původní článek: Needham, B.D., Funabashi, M., Adame, M.D. et al. A gut-derived metabolite alters brain activity and anxiety behaviour in mice. Nature 602, 647–653 (2022).
Zdroj: ScienceDaily
Úvodní fotografie: Jana Plavec, Akademie věd ČR