Μεταμόσχευση κοπράνων αναζωογόνησε τον εγκέφαλο σε γερασμένα ποντίκια

Το εντερικό μικροβίωμα έχει συνδεθεί, τουλάχιστον τα τελευταία χρόνια, με μια σειρά από λειτουργίες του οργανισμού, από την υγεία του ανοσοποιητικού έως τη διάθεση και τη λειτουργία του εγκεφάλου.

Τώρα, μια νέα μελέτη έρχεται να προσθέσει ένα ακόμη εντυπωσιακό εύρημα: η μεταμόσχευση εντερικού μικροβιώματος από νεαρά σε ηλικιωμένα ποντίκια φαίνεται ότι μπορεί να επαναφέρει, σε σημαντικό βαθμό, την ικανότητα του εγκεφάλου να προσαρμόζεται και να δημιουργεί νέες νευρικές συνδέσεις.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα ηλικιωμένα ζώα που έλαβαν μικροβίωμα από νεότερα ποντίκια παρουσίασαν αυξημένη νευροπλαστικότητα, γεγονός που θα μπορούσε να τους επιτρέψει να ξεπεράσουν μια κατάσταση αντίστοιχη με την αμβλυωπία (τεμπέλικο μάτι), μια διαταραχή που αντιμετωπίζεται αποτελεσματικά σχεδόν αποκλειστικά κατά την παιδική ηλικία.

Το εύρημα ενισχύει την άποψη ότι το μικροβίωμα δεν επηρεάζει μόνο την πέψη ή το ανοσοποιητικό σύστημα, αλλά ενδέχεται να αποτελεί και σημαντικό ρυθμιστή της λειτουργίας και της ανάπτυξης του εγκεφάλου.

Πώς το μικροβίωμα επηρεάζει την πλαστικότητα του εγκεφάλου

Η νευροπλαστικότητα είναι η ικανότητα του εγκεφάλου να προσαρμόζεται, να αναδιοργανώνεται και να δημιουργεί νέες συνδέσεις μεταξύ των νευρώνων. Πρόκειται για έναν μηχανισμό που επιτρέπει τη μάθηση, την αποκατάσταση μετά από τραυματισμούς και τη θεραπεία ορισμένων νευρολογικών διαταραχών.

Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί η αμβλυωπία, γνωστή και ως «τεμπέλικο μάτι». Στα παιδιά μπορεί να αντιμετωπιστεί με την προσωρινή κάλυψη του ισχυρότερου ματιού, αναγκάζοντας τον εγκέφαλο να ενισχύσει τις συνδέσεις με το ασθενέστερο. Ωστόσο, αυτή η δυνατότητα μειώνεται σημαντικά μετά την παιδική ηλικία, καθώς ο εγκέφαλος, κατά την εφηβεία, «κλαδεύει» σταδιακά τις νευρικές συνδέσεις που δεν χρησιμοποιούνται.

Η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής την Paola Tognini από τη Σχολή Προχωρημένων Σπουδών Sant’Anna της Πίζας, θέλησε να διερευνήσει εάν το εντερικό μικροβίωμα συμμετέχει σε αυτή τη διαδικασία και αν η τροποποίησή του μπορεί να αποκαταστήσει τη νευροπλαστικότητα ακόμη και στην ενήλικη ζωή.

Για τον σκοπό αυτό, οι επιστήμονες χορήγησαν αρχικά σε νεαρά ποντίκια αντιβιοτικά ευρέος φάσματος για δέκα ημέρες, προκαλώντας σημαντικές αλλαγές στο μικροβίωμά τους. Μεταξύ άλλων, παρατηρήθηκε σημαντική μείωση βακτηρίων της οικογένειας Lachnospiraceae, τα οποία παράγουν λιπαρά οξέα βραχείας αλύσου με γνωστές νευροπροστατευτικές ιδιότητες.

Στη συνέχεια, οι ερευνητές κάλυψαν προσωρινά το ένα μάτι των ποντικών, μια δοκιμασία που χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση της νευροπλαστικότητας. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι μόνο τα ποντίκια με φυσιολογικό μικροβίωμα παρουσίασαν την αναμενόμενη αναδιοργάνωση των νευρικών κυκλωμάτων.

Για να κατανοήσουν καλύτερα τον μηχανισμό, οι επιστήμονες ανέλυσαν τη γονιδιακή δραστηριότητα στον οπτικό φλοιό του εγκεφάλου. Διαπίστωσαν ότι στα ποντίκια των οποίων το μικροβίωμα είχε διαταραχθεί από τα αντιβιοτικά περισσότερα από 1.000 γονίδια παρουσίαζαν διαφορετική έκφραση σε σχέση με τα υπόλοιπα ζώα.

Ανάμεσα στα γονίδια αυτά υπήρχαν αρκετά που σχετίζονται με τη μυελίνωση, δηλαδή τον σχηματισμό του προστατευτικού περιβλήματος γύρω από τα νεύρα, καθώς και με τη λειτουργία του αιματοεγκεφαλικού φραγμού, ο οποίος προστατεύει τον εγκέφαλο από επιβλαβείς ουσίες.

Η μεταμόσχευση κοπράνων από νεαρά ζώα άλλαξε τα δεδομένα

Στο τελευταίο στάδιο της μελέτης, οι ερευνητές προχώρησαν σε μεταμόσχευση εντερικού μικροβιώματος από ποντίκια ηλικίας περίπου 30 ημερών σε ενήλικα ποντίκια τεσσάρων μηνών. Μια δεύτερη ομάδα ενηλίκων έλαβε μικροβίωμα από συνομήλικά της, ώστε να υπάρχει ομάδα σύγκρισης.

Τα αποτελέσματα ήταν ιδιαίτερα εντυπωσιακά. Μόνο τα ηλικιωμένα ποντίκια που έλαβαν μικροβίωμα από νεαρά ζώα ανέκτησαν την ικανότητα νευροπλαστικότητας, ανταποκρινόμενα στο πείραμα με την κάλυψη του ενός ματιού με τρόπο αντίστοιχο με εκείνον των νεαρών ποντικών.

Σύμφωνα με την Parisa Gazerani, από το Oslo Metropolitan University, η οποία δεν συμμετείχε στη μελέτη, τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι οι μικροβιακές κοινότητες του εντέρου ίσως αποτελούν ενεργό παράγοντα στη διαμόρφωση του εγκεφάλου, επηρεάζοντας το πότε ανοίγουν και πότε κλείνουν οι περίοδοι αυξημένης νευροπλαστικότητας κατά την ανάπτυξη.

Με άλλα λόγια, το μικροβίωμα φαίνεται να συνεργάζεται με τους γενετικούς μηχανισμούς, τα αισθητηριακά ερεθίσματα και το ανοσοποιητικό σύστημα, συμβάλλοντας στην ωρίμανση των νευρωνικών κυκλωμάτων.

Ελπίδες για το μέλλον, αλλά και σημαντικές επιφυλάξεις

Εάν τα αποτελέσματα αυτά επιβεβαιωθούν και στον άνθρωπο, οι δυνατότητες θα μπορούσαν να είναι ιδιαίτερα σημαντικές. Όπως επισημαίνει η Harriët Schellekens από το University College Cork της Ιρλανδίας, η αξιοποίηση του μικροβιώματος θα μπορούσε μελλοντικά να συμβάλει όχι μόνο στην ανάπτυξη του εγκεφάλου κατά την παιδική ηλικία, αλλά και στη βελτίωση της μάθησης, στην αποκατάσταση μετά από εγκεφαλικές βλάβες και στην αντιμετώπιση των επιπτώσεων της γήρανσης ή νευρολογικών παθήσεων.

Ωστόσο, η ίδια υπογραμμίζει ότι ο στόχος δεν είναι να βασιστεί η ιατρική σε γενικευμένες μεταμοσχεύσεις μικροβιώματος, αλλά να εντοπιστούν οι συγκεκριμένοι μικροοργανισμοί ή οι μεταβολίτες που ευθύνονται για τα ευεργετικά αποτελέσματα.

Οι επιστήμονες, πάντως, εμφανίζονται συγκρατημένοι. Όπως τονίζει η Gazerani, τα ευρήματα δεν μπορούν ακόμη να μεταφερθούν απευθείας στον άνθρωπο, καθώς ο ανθρώπινος εγκέφαλος είναι πολύ πιο πολύπλοκος και το μικροβίωμα επηρεάζεται έντονα από τη διατροφή, τον τρόπο ζωής και πολλούς άλλους παράγοντες.

Παράλληλα, η μελέτη επαναφέρει στο προσκήνιο τη σημασία της ορθολογικής χρήσης των αντιβιοτικών, ιδιαίτερα κατά την παιδική ηλικία. Αν και τα αντιβιοτικά παραμένουν απαραίτητα όταν υπάρχει ιατρική ένδειξη, οι ερευνητές επισημαίνουν ότι η αλόγιστη ή παρατεταμένη χρήση τους σε κρίσιμες περιόδους ανάπτυξης ενδέχεται να επηρεάζει όχι μόνο το εντερικό μικροβίωμα, αλλά και τη φυσιολογική ανάπτυξη του εγκεφάλου.