Darmbakterien und das Gehirn: Werden wir von Mikroben kontrolliert?

Obwohl die Interaktion zwischen unserem Gehirn und unserem Darm seit Jahren untersucht wird, verlaufen seine Komplexitäten tiefer als ursprünglich angenommen. Es scheint, dass unser Verstand teilweise von den Bakterien in unseren Eingeweiden kontrolliert wird.
Wie viel Schwung kann eine Mikrobe halten?

Der Darm hat Abwehrmechanismen gegen Krankheitserreger, fördert aber gleichzeitig das Überleben und das Wachstum "gesunder" Darmbakterien.

Die überwiegende Mehrheit dieser einzelligen Besucher befindet sich im Dickdarm, wo nicht weniger als 1 Billion in jedem Gramm Darminhalt verweilen.

Die Anzahl der bakteriellen Gäste in unserem Darm zu schätzen, ist eine Herausforderung. Bis jetzt ist die beste Vermutung, dass 40 Billionen Bakterien unseren Darm nach Hause rufen - teilweise abhängig von der Größe Ihres letzten Stuhlganges (der Hauptbestandteil von Poop sind Bakterien).

Um diese sperrige Zahl relativieren zu können, bestehen unsere Körper aus ungefähr 30 Billionen Zellen. In einem sehr realen Sinne sind wir mehr Bakterien als Menschen.

Die meisten unserer Darmbakterien gehören zu 30 oder 40 Arten, aber es können bis zu 1000 verschiedene Arten vorkommen. Zusammengenommen werden sie Mikrobiom genannt.

Natürlich profitieren Bakterien von der Wärme und Ernährung in unseren Eingeweiden, aber es ist keine einseitige Beziehung - sie geben auch zurück.

Einige Arten profitieren davon, indem wir Ballaststoffe in kurzkettige Fettsäuren zerlegen, die wir dann aufnehmen und verwenden können. Sie metabolisieren eine Reihe von Verbindungen für uns und spielen eine Rolle bei der Synthese der Vitamine B und K.

Auf der anderen Seite des Zauns, neuere Forschungsergebnisse, dass Dysregulation von Darmbakterien ein wichtiger Faktor in entzündlichen und Autoimmunerkrankungen sein kann.

Die Rolle des Mikrobioms in Gesundheit und Krankheit gibt nur langsam seine Geheimnisse preis. Das neueste und vielleicht bemerkenswerteste Ergebnis ist die Fähigkeit, dass Darmbakterien unser Gehirn und unser Verhalten moderieren müssen.

Warum sollten Darm und Gehirn miteinander verbunden sein?

Das Geschehen in unseren Eingeweiden ist eine Frage von Leben oder Tod. Wenn der Darm leer ist, muss unser Gehirn erzählt werden; Wenn es ein Problem mit unserem Darm gibt, das die Nahrungsmittelverarbeitung und damit die Nahrungsaufnahme behindert, muss das Gehirn informiert werden. Wenn unser Darm einem Erregerangriff ausgesetzt ist, sollte unser Gehirn in der Schleife bleiben.

Die Verbindungen zwischen unserem Darm und Gehirn sind hormonell, immunologisch und neural über das zentrale Nervensystem und das enterische Nervensystem, das die Funktion des Darms steuert. Zusammenfassend werden sie als die Darm-Gehirn-Achse bezeichnet.

Obwohl die Zusammenhänge zwischen Darm und Gehirn auf den ersten Blick überraschend erscheinen mögen, haben wir alle in Aktion erlebt. Die Beziehung zwischen Stress, Angst und einem schnellen Stuhlgang ist niemandem fremd.

Diese Bauch-Hirn-Gespräche sind seit einiger Zeit untersucht worden. In jüngster Zeit wurde jedoch eine neue Ebene für diese Partnerschaft sichtbar. Forscher denken nun über den Einfluss unseres Mikrobioms auf die Darm-Gehirn-Achse nach. Mit anderen Worten, Forscher fragen: Betreffen die Bakterien in unserem Darm unsere Psychologie und unser Verhalten?

Gereizt, eher unbeholfen, die Hirn-Darm-Darm-Mikrobiota-Achse oder die Mikrobiom-Darm-Gehirn-Achse, beginnen die Forscher erst an der Oberfläche zu kratzen.

Stress und der Darm

Beim Menschen ist die Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren-Achse (HPA) die primäre Antwort auf Stress jeglicher Art. Es ist einer der Hauptakteure im limbischen System und ist stark in Emotionen und Gedächtnis involviert.

Stress aktiviert die HPA-Achse und führt schließlich zur Freisetzung von Cortisol - dem "Stresshormon" -, das eine Vielzahl von Wirkungen auf viele Organe, einschließlich Gehirn und Darm, hat.

Auf diese Weise hat die Reaktion des Gehirns auf Stress einen direkten Einfluss auf die Zellen des Darms, einschließlich Epithel- und Immunzellen, magensaftresistente Neuronen, interstitielle Zellen von Cajal (den Herzschrittmachern) und enterochromaffinen Zellen (Serotonin synthetisierende Zellen).

Umgekehrt stehen diese Zelltypen auch unter dem Einfluss unserer ansässigen Bakterienarmee. Obwohl die Mechanismen, durch die die Mikrobiota das Gehirn regulieren, weniger klar sind, häufen sich die Beweise dafür, dass es tatsächlich einen wechselseitigen Dialog gibt.

Was für ein Unterschied eine Mikrobe macht

Die ersten Hinweise darauf, dass Mikroben eine gewisse Kontrolle über unsere geistige Aktivität haben könnten, kamen vor mehr als 20 Jahren. Patienten mit hepatischer Enzephalopathie - eine Abnahme der Gehirnfunktion aufgrund einer schweren Lebererkrankung - verbesserten sich wesentlich, nachdem sie orale Antibiotika eingenommen hatten.

Spätere Studien lieferten weitere Hinweise, dass das Mikrobiom mehr als nur vorübergehenden Einfluss auf die Gemütszustände hatte; Es wurde gefunden, dass es Angst und depressive Verhaltensweisen beeinflusst.

Eine weitere wichtige Beobachtung verband Dysbiose (mikrobielles Ungleichgewicht) mit Autismus. Kinder mit Autismus haben oft abnormale und weniger vielfältige Gemeinschaften von Bakterien in ihrem Darm. Ein Forscher folgerte:

"Wir vermuten, dass Darmmikroben den Spiegel von Neurotransmitter-assoziierten Metaboliten verändern, die Darm-zu-Hirn-Kommunikation beeinflussen und / oder die Gehirnfunktion verändern können. [...] Korrelationen zwischen Darmbakterien und Neurotransmitter-verwandten Metaboliten sind Sprungbrett für ein besseres Verständnis der Crosstalk zwischen Darmbakterien und Autismus. "

Forscher stellten 2004 fest, dass Mäuse, die ohne Darmbakterien gezüchtet wurden, eine übertriebene Reaktion der HPA-Achse auf Stress aufwiesen. Weitere Untersuchungen mit ähnlichen keimfreien Mäusen haben gezeigt, dass ihr Mangel an Darmbakterien die Gedächtnisfunktion verändert.

Keimfreie Mäuse waren ein nützliches Werkzeug, um die Mikrobiom-Darm-Gehirn-Achse zu untersuchen. Sie haben geholfen, das zu beweisen etwas geht weiter, aber die Ergebnisse sind unmöglich in Menschen zu extrapolieren. Sie replizieren keine dem Menschen bekannte natürliche Situation - es gibt keinen keimfreien Menschen.

Andere Studien haben unterschiedliche Ansätze verwendet; einige untersuchten die Wirkungen der neuroaktiven Verbindungen, die die Darmflora produziert; Andere haben sich noch die Unterschiede in der Darmflora von Personen mit psychiatrischen oder neurologischen Unterschieden angesehen.

Die Forschung im Allgemeinen war nicht schlüssig. Auch wenn Veränderungen in der Darmflora zu sehen sind, bleibt die ewige Hühner- oder Eifrage bestehen: Wurde die psychiatrische Erkrankung durch die Veränderung der Darmflora verursacht, oder haben sich die Darmflora durch die psychiatrische Erkrankung und ihre veränderten Verhaltensmuster verändert? Oder gibt es eine wechselseitige Interaktion?

Wie kann die Darmflora das Gehirn moderieren?

Stress erhöht bekanntermaßen die Durchlässigkeit der Darmschleimhaut; Dies ermöglicht Bakterien einen leichteren Zugang sowohl zum Immunsystem als auch zu den Nervenzellen des enterischen Nervensystems.

Dies könnte einer der Wege sein, auf dem Bakterien einen Weg finden, uns zu beeinflussen. Es wurde jedoch auch ein anderer, direkterer Weg gezeigt.

Eine Studie, bei der durch Lebensmittel übertragene Pathogene verwendet wurden, belegte, dass Bakterien im Darm Stresskreise aktivieren können, indem sie direkt den Vagusnerv aktivieren - einen Hirnnerv, der eine Reihe von Organen einschließlich des oberen Verdauungstrakts versorgt.

Ein direkterer Weg könnte immer noch den direkten Kontakt des Mikrobioms mit den sensorischen Neuronen des enterischen Nervensystems beinhalten. Studien haben gezeigt, dass diese sensorischen Neuronen in keimfreien Mäusen weniger aktiv sind, und sobald die Mäuse Probiotika erhalten haben, um ihr Mikrobiom aufzufüllen, normalisieren sich die Aktivitätsniveaus der Neuronen wieder.

Probiotika, die die Psychologie beeinflussen

Wenn keimfreie Mäuse Unterschiede im Verhalten zeigen, ist die nächste Frage, ob die Zugabe von Darmbakterien zu einem Tier ähnliche Veränderungen bewirken kann. Eine Meta-Analyse, veröffentlicht in der Zeitschrift für Neurogastroenterologie und Motilität, sammelten die Ergebnisse von Studien über die Auswirkungen von Probiotika auf die Funktion des zentralen Nervensystems bei Menschen und Tieren.

Sie untersuchten 25 Tier- und 15 Humanstudien, von denen die meisten verwendet wurden Bifidobacterium und Lactobacillus über einen Zeitraum von 2-4 Wochen. Obwohl, wie die Autoren erwähnen, die Übersetzung solcher Tierstudien in menschliche Begriffe ein zweifelhaftes Spiel ist. Sie folgerten:

"Diese Probiotika erwiesen sich als wirksam bei der Verbesserung psychiatrischer Störungen, einschließlich Angstzuständen, Depressionen, Autismus-Spektrum-Störungen, Zwangsstörungen und Gedächtnisfähigkeiten, einschließlich räumlichem und nicht-räumlichem Gedächtnis."

Eine weitere Studie, veröffentlicht in Plus eins, fanden heraus, dass altersbedingte Abnahme des Gedächtnisses bei Ratten durch eine Veränderung der Spiegel von Actinobakterien und Bakterioiden in ihrem Darm mit Probiotika.

Die Autoren schlussfolgern: "Die Daten unterstützen die Vorstellung, dass Darm-Mikrobiota manipuliert werden können, um die neuronale Funktion positiv zu beeinflussen."

Die Zukunft der Mikrobiom-Gut-Gehirn-Achse

Den Wissenschaftlern, die mutig genug sind, um die seltsame Realität der Mikrobiom-Gut-Gehirn-Achse zu untersuchen, ist ein langer und gewundener Pfad voraus. Zweifellos ist eine Vielzahl von Molekülen auf verschiedene Arten in unterschiedlichem Maße beteiligt.

In der weit entfernten Zukunft werden möglicherweise Medikamente, die speziell auf das Mikrobiom abzielen, für psychiatrische Erkrankungen geschaffen; Das Mikrobiom kann ein Frühwarnsystem für bestimmte Krankheiten oder sogar ein diagnostisches Werkzeug werden.

Vorerst können wir nur über den Einfluss nachdenken, den Bakterien auf unseren Alltag haben. Wir sollten auch erstaunt und amüsiert sein, dass Menschen, so intelligent wie wir uns selbst sind, teilweise von einzelligen Lebensformen beherrscht werden.

Vielleicht sollten wir uns daran erinnern, dass Bakterien Milliarden von Jahren älter sind und mit hoher Wahrscheinlichkeit unsere Spezies um weitere Milliarden überleben.

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