A comunicação entre o intestino eo cérebro tem sido reconhecido e levou para o intestino está sendo apelidado de "segundo cérebro". Esta comunicação gut-cérebro foi previamente pensado para ser regulamentada por neural, endócrino e imunológico de sinalização, mas agora a pesquisa está se concentrando em como o impacto microbiota intestinal tal sinalização no que está sendo chamado de eixo microbioma-gut-cérebro (veja abaixo).
O papel da microbiota intestinal em sinalização intestino-cérebro é bem evidenciado pela presença simultânea de doenças relacionadas com a saúde mental, tais como ansiedade com distúrbios gastrointestinais tais como síndroma do intestino irritável (IBS), ou doença inflamatória do intestino (DII) [1]. A pesquisa, que remonta à década de 1970 mostraram que o estresse altera a composição da flora intestinal em camundongos adultos [2]. Desde então, ratos recém-nascidos que sofrem estresse materno induzido pela separação [3, 4] foram encontrados para ter um nível reduzido de lactobacilos, o que torna os animais mais suscetíveis à infecção. Além disso, a encefalopatia hepática (a ocorrência de confusão, alteração do nível de consciência, e coma em conseqüência de insuficiência hepática) é tratada com sucesso com antibióticos ou laxantes, servindo, assim, como um lembrete de que as bactérias do intestino que envia sinais para o cérebro (embora sob patológico condições, neste caso) [5]. Na verdade, o intestino é pensado para abrigar a maioria dos micróbios do corpo e trabalho recente do projeto Microbiome humana revela uma grande variabilidade nos perfis microbiota entre indivíduos, um intestino médio transportando cerca de 1.000 espécies diferentes de micróbios e mais de 7000 cepas.
Como micróbios do intestino sinalizar para o cérebro?
Há muitas maneiras em que os microbiota intestinal sinalizam o cérebro (ver [6]):
A composição da própria micriobiota é um factor muito dinâmico, que muda com a dieta, idade, localização da doença, etc. A composição da microbiota determina competição por ingredientes dietéticos como substratos de crescimento, conversão de açúcar em produtos de fermentação inibitórios, a produção de substratos de crescimento, liberação de bacteriocinas (moléculas tóxicas para outras espécies de bactérias), estimulação do sistema imune inato e competição contra micróbios colonizar o gut parede e função intestinal barreiras.
Outro mecanismo é através da ativação imune como os sinais do sistema imunológico bi-direcional com o cérebro. A circulação de pro-ou anti-inflamatórias é indirectamente mediada por influência microbiana no sistema imune inato, o que pode, em seguida, um impacto directo sobre o funcionamento do cérebro. O sistema imune inata e adaptativa também é crucial para a saúde do intestino na manutenção da homeostase da interface microbiana-host intestinal.
O nervo vago ou nervo craniano é o principal nervo do sistema nervoso parassimpático e medeia muitas funções do órgão, incluindo constrição brônquica, freqüência cardíaca e da mobilidade intestinal, a transmissão de informações sobre o meio ambiente luminal como hiperosmolaridade, os níveis de hidratos de carbono e presença de produtos bacterianos. Estudos vagotomia ligaram certo sinalização intestino-cérebro para este nervo. A sua activação também tem efeitos anti-inflamatórios.
Muitos micróbios produzir neurometabolites que são ou neurotransmissores ou moduladores da neurotransmissão incluindo GABA (ácido γ-aminobutírico) de Lactobacillus spp. e Bifidobacterium spp, noradrenalina produzido por Escherichia spp, Bacillus e Saccharomyces spp, a serotonina a partir de Candida spp, Streptococcus spp, Escherichia spp e Enterococcus spp.], a partir de Bacillus spp dopamina, acetilcolina e de Lactobacillus spp. Estes poderiam agir diretamente sobre terminações nervosas no intestino ou através de células "transdutor", tais como células enterocromafins presente em todo o trato intestinal e são acessíveis aos micróbios e em contacto com os terminais aferentes e eferentes. Algumas dessas células podem também sinalizar e, portanto, modular a atividade das células imunológicas.
Metabolitos microbianos são produzidos por micróbios quando modulando as reacções metabólicas hospedeiras, incluindo o ácido biliar, os ácidos gordos de cadeia curta e de colina. Os hidratos de carbono a partir de fibras dietéticas são também divididos por micróbios, resultando na produção de produtos químicos neuro-activo, tal como n-butirato, acetato, propionato e de sulfureto de hidrogénio. As alterações ou superprodução de certos metabólitos estão associados com distúrbios cerebrais, como o autismo (ver abaixo).
Metabolismo de triptofano é pensado para ser desreguladas em muitas desordens digestivas e cerebrais. O triptofano é um aminoácido essencial, que não podem ser produzidos pelo corpo humano e devem ser fornecidos pela dieta ou intestino bactérias. É o precursor para muitos agentes neuroactivos, incluindo a serotonina, que regula a motilidade do intestino e é também um importante neurotransmissor que medeia humor e bem-estar. O braço quinurenina do metabolismo do triptofano medeia a 95% dos níveis de triptofano periféricos. O kynurenine: nível triptofano é desregulada em animais livre de germes, bem como modelos de depressão que são tratados com sucesso com probióticos. Kynerenine metabolismo pode ser induzida por mediadores inflamatórios e hormonas de stress. Um estudo demonstrou como as bactérias probióticas podem alterar as concentrações quinurenina.
Microbiome influência sobre o comportamento
Muitos estudos mais recentes do eixo microbioma-gut-cerebrais têm olhado para a regulação do eixo hipotálamo-pituitária-adrenal (HPA), que regula a reação do corpo ao estresse. O eixo HPA é uma parte importante do sistema endócrino que regula também muitos outros processos, incluindo a digestão, resposta imune, humor e emoção, sexualidade e armazenamento e gasto energético.Crônica sobre-activação do eixo HPA pode ter repercussões para a aprendizagem e memória, ansiedade e depressão.
Os primeiros experimentos comparando ratos colonizados de germes livre de germes e mostrou que a atividade do eixo HPA é exagerado em ratos livres de germes, que é revertida após a colonização com as bactérias probióticas Bifidobacterium infantis [7], e quanto mais cedo a colonização, a mais completa a reversão dos efeitos.
No entanto, as observações opostas exatas também foram documentados, com a ansiedade reduzida sendo relatado em ratos livres de germes [8, 9]. A razão para esta discrepância permanece pouco clara, mas pode ser devida à composição da microbiota variando nos ratos em diversos estudos. No nível comportamental, os estudos sugerem animais livres de germes estão mais ousados e mostram menos ansiedade em testes de ansiedade, tais como as caixas de labirinto em cruz elevado ou claro-escuro, que testar aversão dos animais para abrir ou espaços de luz [10].Estas alterações foram acompanhadas por NMDA alterada e expressão de receptores de neurotransmissor serotonina no cérebro.
Estudos também têm sido feito por infectar animais com micróbios e avaliar a fisiologia e comportamento. A infecção por Trichuris Muris, que está intimamente relacionado com o parasitaTrichuris trichiura humano conhecido como whipworm, leva à inflamação crônica [11]. Camundongos infectados mostrou aumento de comportamentos de ansiedade, como, um aumento na kynurenine plasma: a relação triptofano e os níveis plasmáticos do citocinas pró-inflamatórias fator de necrose tumoral-α e interferon-γ. Os ratinhos também mostraram expressão reduzida de factor de crescimento derivado do cérebro neuronal (BDNF) no hipocampo, a área do cérebro envolvida na aprendizagem e na memória rhamnosus. Lactobacillus (JB-1) ingestão melhorou o comportamento de ansiedade em ratinhos, os níveis reduzidos de a corticosterona hormônio do estresse e também alterou a expressão de receptores de neurotransmissores GABA no cérebro, como consistente com os resultados na ansiedade e distúrbios relacionados com a depressão.
Os níveis de ansiedade podem variar entre linhagens de camundongos de laboratório, uma característica que tem sido explorado em estudos microbioma. A Balb / c tensão tende a ser mais tímido e ansioso comparado com a cepa NIH Swizz que é descrito como mais gregária. Através da geração de animais livres de germes de cada linhagem e infectá-los com o conteúdo fecal de animais colonizados não-livre de germes da cepa adversária, o fenótipo comportamental foi transferido entre cepas [12]. Este exemplo de como características comportamentais podem ser transferidos destaca a importância da microbiota intestinal no comportamento e personalidade. Os estudos em animais estão sendo apoiados por pesquisa em seres humanos. Um estudo publicado em 2013 mostrou que a ingestão de uma bebida de leite fermentado contendo probióticos por mulheres saudáveis atenuada alterações emotivas induzidas pelo estresse na atividade cerebral e conectividade como avaliado por ressonância magnética funcional (fMRI) [13]. Outro estudo com 66 voluntários saudáveis, descobriram que a ingestão de combinação de probiótico por 30 dias reduziu a aflição psicológica [14].
Aprendizagem e memória experimentos também mostraram como a microbiota intestinal pode afetar a função cognitiva. Camundongos livres de germes mostrou disfunção da memória induzida pelo estresse [15], enquanto ratos diabéticos com deficiências na aprendizagem e na memória foram melhoradas através da suplementação de probiótico [16]. Se essas deficiências de aprendizagem são um resultado direto de perturbação microbioma ou um resultado indireto de estresse ou diabetes respectivamente permanece obscuro no entanto.
A ruptura do microbioma e doença
Com toda esta pesquisa revelando a importância da microbiota intestinal no eixo intestino-cérebro, é provável que muitas desordens do sistema nervoso, tais como dores, autismo e esclerose múltipla pode resultar de dysbiosis (desequilíbrio microbiana) no intestino.
Alguns dos dados mais convincentes sobre a importância do eixo micriobiome-intestino-cérebro vem de estudos de mediação da microbiota de dor, dor visceral, particularmente. Os probióticos foram capazes de reduzir os sintomas associados com dor induzida pela síndrome do intestino inflamatório dor, bem como a dor abdominal em animais [17, 18]. Isto tem sido associado com alterações na expressão de receptores de opióides e canabinóides no intestino, os quais podem ser mediados por excitação directa de neurónios entéricos no intestino que controlam a motilidade do cólon.
Com o autismo, as observações de melhorias temporárias nos sintomas seguintes doses de antibióticos ou alterações na dieta têm sido observados desde os anos 1990. As pessoas autistas apresentam alterações no metabolismo de enxofre e perfis de peptídeo urinário, bem como aumentos de ácidos graxos de cadeia curta e amônia no intestino. Como a produção de ácidos graxos de cadeia curta são subprodutos da fermentação anaeróbica, sugere um crescimento excessivo de bactérias anaeróbias como Clostridium, Bacteriodetes e Desulfovibrio. Clostridium foi de fato encontrado em excesso nas fezes de crianças autistas.
Há evidências crescentes de que a exposição ao herbicida Roundup da Monsanto, pode ser uma causa subjacente de desordens do espectro autista (ver [19]). O glifosato, o ingrediente activo, actua através da inibição do ácido-3-fosfato sintase (EPSPS sintase) enzima 5-enolpyruvylshikimic na via do chiquimato, que catalisa a produção de aminoácidos aromáticos. Este caminho não existe em animais, mas ela existe em bactérias, incluindo aquelas que vivem no intestino e estão agora conhecido por ser tanto uma parte do nosso corpo, como nossas próprias células. Um dogma amplamente aceito é que o glifosato é seguro, devido à falta da enzima EPSPS em nosso corpo.Este, porém, não se sustenta agora que a importância da nossa microbiota para a nossa fisiologia é clara.
Verificou-se que as crianças autistas nos Estados Unidos são muito mais propensos a ser formula-alimentado, com algumas fórmulas de leite que contenham soja e, portanto, é mais provável que a soja GM contaminada com glifosato [20]. Além disso, dysbiosis ocorre no gado e aves expostas ao glifosato, com aumentos de estirpes patogénicas, tais como Salmonella e Clostridium e diminui em bactérias benéficas [21, 22]. Roundup também tem demonstrado ser tóxicos para os três culturas iniciadoras bacterianas benéficos utilizados para a indústria de lacticínios [23]. Pacientes autistas apresentam metabolismo do triptofano diminuiu, enquanto a depleção triptofano leva à exacerbação dos sintomas autistas, bem como sentimentos de reduzida felicidade e calma. O aumento da amônia em pacientes autistas pode ser explicado pela habilidade do glifosato para ativar fenilalanina amônia liase (PAL), uma enzima em animais, bem como as bactérias do intestino, o backup da forte ligação entre autismo e encefalopatia hepática que também é caracterizado por amônia em excesso. Capacidade do glifosato para comprometer a função do fígado e, portanto, a depuração de xenobióticos do corpo através da inibição das enzimas do citocromo P450 em cima de comprometimento do transporte de sulfato de soro poderia agravar ainda mais o problema.Também tem sido sugerido interrupção do glifosato de função hepática, e sulfato de transporte da flora intestinal para contribuir para muitas outras doenças, incluindo a doença de Alzheimer, obesidade, depressão, cancro, infertilidade, diabetes e doença cardíaca (ver [20]).
Outra doença do sistema nervoso que podem ser afectados pela flora intestinal é a esclerose múltipla (MS), uma doença auto-imune devastadora do sistema nervoso. Modelos Rato encefalomielite autoimune (EAE) de MS, mostrar reduziu os sintomas quando eles são mantidos livres de germes, o que sugere um papel subjacente da microbiota intestinal [24]. Além disso, os ratos suscetíveis a encefalomielite autoimune (EAE) não pegar a doença se forem mantidos em condições livres de patógenos específicos ou livres de germes [25].
Para concluir
O intestino pode tornar-se mais de 98% dos genes em / no nosso corpo que são da microbiota residente. Os microbiota desempenham um papel crucial em nossa fisiologia. Rompimento de sua função e composição pode ter efeitos de longo alcance tornando-se crítico para entendermos exatamente como os fatores ambientais, seja o uso de antibióticos, exposição a produtos químicos, a dieta eo estilo de vida estão impactando esta simbiose incrível. O uso excessivo de antibióticos, particularmente na agricultura, bem como produtos químicos prejudiciais têm de ser reduzidas ou até mesmo banido imediatamente se quisermos travar o aumento das doenças crónicas em muitas partes do mundo.
Quarta-Feira, 27/11/2013, 11:45:53 - Atualizado em 27/11/2013, 11:45:53
