Objavljeno 4. januarja 2024 na spletni strani neurosciencenews.com

Povzetek:

Nova študija razkriva molekularno povezavo med črevesnimi bakterijami, ki proizvajajo vitamin B12 pri glistah C. elegans, in nevrotransmiterjem acetilholinom, ki je ključen za spomin in kognitivne funkcije.

Raziskovalci so ugotovili, da nekatere bakterije zmanjšajo napade pri mutiranih črvih, vsem pa je bila skupna sposobnost proizvajanja vitamina B12. B12 pomaga uravnavati raven holina, ki vpliva na proizvodnjo acetilholina.

Ta povezava poudarja zapleteno povezavo med črevesno mikrobioto, hranilnimi snovmi in zdravjem možganov ter lahko osvetli nevrološke motnje, kot so migrene in depresija.

Ključna dejstva:

Črevesne bakterije, ki proizvajajo vitamin B12, vplivajo na proizvodnjo acetilholina, ključnega nevrotransmiterja.
Zmanjšana raven acetilholina lahko ponovno vzpostavi vzburjevalno/ zaviralno ravnovesje v živčnem sistemu.
Ta raziskava bi lahko ponudila vpogled v nevrološke motnje pri ljudeh, ki so povezane z B12 in vzburjevalnim/ zaviralnim neravnovesjem.

Vir: UMass

Nova študija, objavljena v reviji Nature Cell Biology, ki jo je opravil doktor Mark Alkema, profesor nevrobiologije, vzpostavlja pomembno molekularno povezavo med posebnimi bakterijami, ki proizvajajo B12, v črevesju gliste C. elegans in proizvodnjo acetilholina, nevrotransmiterja, pomembnega za spomin in kognitivne funkcije.

Znanstveniki vse bolj priznavajo, da imata prehrana in črevesna mikrobiota lahko pomembno vlogo pri zdravju možganov. Spremembe v sestavi mikrobioma so povezane z nevrološkimi motnjami, kot so anksioznost, depresija, migrene in nevrodegeneracija. Kljub temu je bilo težko ugotoviti vzrok in učinek posameznih bakterij ali hranil na delovanje možganov.

Nadaljnji poskusi so pokazali, da je skupna lastnost številnih teh bakterij njihova sposobnost proizvajanja vitamina B12. Vir: Neuroscience News

“V črevesju je več bakterij kot celic v telesu,” je povedal doktor Woo Kyu Kang, podoktorski sodelavec v laboratoriju Alkema in prvi avtor pričujoče študije.

“Zaradi kompleksnosti možganov, stotin bakterijskih vrst, ki sestavljajo črevesni mikrobiom, in raznolikosti metabolitov je skoraj nemogoče ugotoviti, kako bakterije vplivajo na delovanje možganov.”

Dr. Kang je za ugotavljanje vpliva posameznih bakterij na specifične možganske funkcije hranil črve z mutacijo, ki povzroča neravnovesje v vzbujevalni/ zaviralni signalizaciji v možganih in vodi do napadom podobnega vedenja črvov, s prehrano, sestavljeno iz ene vrste bakterij. Podobna genetska mutacija pri ljudeh povzroča migrene.

Dr. Alkema in Kang navajata, da B12 zmanjšuje raven holina v telesu. Holin, spojina, ki jo najdemo v različnih živilih in je bistvena za presnovo maščob v jetrih, se lahko uporablja v ciklu metionin/S-adenozil metionin (Met/SAM), ki je odvisen od B12 in je presnovna pot, po kateri v črevesju nastaja metionin (aminokislina, ki jo človek pridobi s prehrano in je bistvena za presnovo).

Vendar se holin uporablja tudi za proizvodnjo nevrotransmiterja acetilholina v živčnem sistemu. Preveč acetilholina povzroči vznemirljivo neravnovesje, ki pri mutiranih črvih povzroča napadom podobno vedenje.

Če je prisotnega več B12, se v ciklu Met/SAM porabi več holina, zato ostane manj holina za proizvodnjo acetilholina. Z zmanjšanjem količine acetilholina se v živčnem sistemu ponovno vzpostavi ekscitatorno/inhibitorno ravnovesje in zmanjša napadalno aktivnost pri C. elegans.

Raziskovalci so poudarili, da se vpliv “navzkrižnih stikov” med mikrobiomom, vitaminom B12, delovanjem možganov in vedenjem pokaže šele v pogojih, ko je organizem pod genskim ali okoljskim stresom.

Pomanjkanje B12 pri ljudeh je povezano z nevrološkimi motnjami, za katere je značilno neravnovesje med vzburjenjem in zaviranjem, kot so shizofrenija, depresija in migrena.

“Zanimivo bo ugotoviti, ali lahko molekularni mehanizmi, odkriti pri črvu, pojasnijo tudi vpliv B12 na ekscitatorno signalizacijo pri več človeških nevroloških motnjah,” je dejal Alkema.

Alkema in sodelavci upajo, da bodo z uporabo drugih modelov črvov za druge človeške bolezni ter testiranjem drugih metabolitov in bakterij razkrili še druge povezave med črevesnim mikrobiomom in delovanjem možganov, ki jih je mogoče uporabiti tudi za izboljšanje zdravja ljudi.

To študijo sta delno financirala Riccio Fund for Neuroscience in National Institutes of Health, sodelovala pa sta laboratorija Alkema in Walhout na UMass Chan ter laboratorij doktorja Franka C. Shroederja, profesorja kemije in kemijske biologije na univerzi Cornell.

Povzetek

Vitamin B12, ki ga proizvajajo črevesne bakterije, modulira holinergično signalizacijo

Vse več dokazov kaže, da črevesna mikrobiota vpliva na delovanje možganov in vedenje. Vendar pa molekularna osnova tega, kako črevesne bakterije modulirajo delovanje živčnega sistema gostitelja, večinoma ni znana.

V tem članku smo pokazali, da lahko bakterije, ki proizvajajo vitamin B12 in kolonizirajo črevesje, modulirajo vzbujevalno holinergično signalizacijo in vedenje v gostitelju Caenorhabditis elegant.

Dokazujemo, da vitamin B12 zmanjša holinergično signalizacijo v živčnem sistemu s preoblikovanjem cikla metionin (Met)/S-adenozilmetionin v črevesju. Ugotavljamo ohranjeno presnovno povezavo med metionin/S-adenozilmetioninskim ciklom in potjo holin-oksidacije.

Poleg tega smo pokazali, da presnovno preoblikovanje teh poti z vitaminom B12 zmanjšuje holinergično signalizacijo z omejevanjem razpoložljivosti prostega holina, ki ga nevroni potrebujejo za sintezo acetilholina.

Naša študija razkriva komunikacijsko pot med črevesjem in možgani, po kateri črevesne bakterije modulirajo vedenje gostitelja in lahko vplivajo na nevrološko zdravje.

Originalen članek si preberite tukaj.