Die Bakterien, die dein Gehirn formen

Einige Nahrungsmittel sind aufgrund ihrer Mikroben besser. Käse ist ein solches Lebensmittel, das von verschiedenen Arten von Bakterien gereift ist.

Quelle: Moleshko / Pixabay

Gastbeitrag von Daniel Hass

"Sag mir, was du isst, und ich werde dir sagen, was du bist."

Dieser Satz, der von Jean Anthelme Brillat-Savarin in der Physiologie des Geschmacks geprägt wurde, war seiner Zeit um mehr als ein Jahrhundert voraus.

Der allgemein gehaltene Aphorismus ist in mehr als einer Hinsicht wahr. In einer Hinsicht bedeutet dies, dass die Nahrung, die Sie essen, ein Teil Ihrer Person wird, und dies ist seit langem bekannt – Aminosäuren aus verdauten Proteinen werden in unsere eigenen Proteine ​​und die energetischen Quellen unserer Ernährung (wie Zucker oder Fett) eingebaut Säuren) werden unseren eigenen Energiespeichern hinzugefügt.

• Ihr verlorenes Jahr
• Wer hilft Ihnen, Gewicht von Ihrem Antidepressivum zu verlieren?
• Urlaub trinken und Depression
• Ist das digitale Leben riskant?
• Herkömmliche Antidepressiva verursachen eine Gewichtszunahme

In einer anderen Hinsicht kann das Zitat bedeuten, dass die Nahrung, die Sie essen, beeinflusst, wer oder welche Art von Person Sie sind. Diese Interpretation ist auch richtig – die Substanzen, die du konsumierst, können deine Gehirnchemie und damit dein Verhalten verändern.

Mikroorganismen in Ihrer Ernährung haben einen faszinierenden Weg, durch den sie das Gehirn durch unser Mikrobiom verändern können – das Ökosystem von Bakterien, Archaeen, Protozoen, Pilzen und Viren, die auf unserem Körper leben und mit ihm interagieren. Jeder Erwachsene hat ungefähr 1 kg dieser Mikroben, die sehr verschieden sind und ungefähr 100 mal so viele Gene wie das menschliche Genom enthalten.

Die Vielfalt und Zusammensetzung dieser Mikroben im Darm wird stark von der Ernährung beeinflusst. Zum Beispiel haben Mäuse, die mit einer pflanzlichen fettarmen Diät gefüttert wurden, ein mikrobielles Profil, das durch die Einwirkung einer fettreichen ("westlichen") Diät mit hohem Zuckergehalt vollständig verändert wird, was den Anteil verschiedener Bakterienklassen, einschließlich Erysipelotrichi , erhöht und Baccili .

• Wage ich es, ein Gedicht zu lesen?
• Psychische Gesundheitsvorsorge hätte Germanwings 9525 nicht gerettet
• Irrelationship Performer-Human Antidepressiva
• Die fehlende Verbindung zwischen Psychologie und Biologie
• 10 Gründe, die neue Liebe ist wie Crack Cocaine

Wie der Stoffwechsel das Gehirn beeinflusst

Mikroben beteiligen sich am Stoffwechsel, zum Teil durch die Produktion von Gallensäuren zur Verdauung von Lebensmitteln und durch die Synthese von Cholin und kurzkettigen Fettsäuren (SCFAs). Mangel an Cholin oder SCFAs kann eine Fettlebererkrankung oder sogar Zirrhose verursachen. Darüber hinaus ist Butyrat aus dem Mikrobiom notwendig, um den Energieverbrauch im Dickdarm zu regulieren.

Viele der von Mikroben produzierten Metaboliten sind auch im Nervensystem aktiv, und das Bakterium Bifidobacteria infantis kann durch seine Regulierung des Kynurenin / Tryptophan-Metabolismus sogar als Antidepressivum wirken, ähnlich wie einige antidepressive Medikamente wie elektive Serotonin-Wiederaufnahmehemmer ( SSRIs), die versuchen, die Konzentration von synaptischem Serotonin zu erhöhen.

Gut Mikroben beeinflussen auch das Immunsystem. Die SCFAs, die von Darmmikroben produziert werden, die für eine gesunde Leber notwendig sind, regulieren auch die Aktivität verschiedener Immunzellen, einschließlich Makrophagen und T-Zellen.

Diese Zellen regulieren Entzündungen, und die Moleküle, die sie ausscheiden, kommunizieren direkt mit Zellen im Gehirn. Zum Beispiel ist es gut charakterisiert, dass die Verwendung von Zytokinen (Moleküle, die häufig von Immunzellen sekretiert werden) zur Behandlung von Krebs oder Hepatitis C zu Verhaltensänderungen wie Depression führen kann.

Direkte Einflüsse auf das Gehirn

Das Mikrobiom kann auch einen direkteren Einfluss auf die Chemie des Gehirns haben, indem es die Neurotransmission im enterischen (Darm-) Nervensystem verändert. Da das enterische Nervensystem mit dem zentralen Nervensystem kommuniziert, können die Aktivitäten von Mikroben tatsächlich die Spiegel der Neurotransmitter GABA, Noradrenalin, Serotonin und Dopamin im Darm regulieren. Durch die Verbindungen zwischen Darm und Gehirn können diese Mikroben die Stimmung, den emotionalen Zustand und die Angst verändern.

Mapping von Verhaltensweisen im Zusammenhang mit dem Mikrobiom

Das Ausmaß, in dem Verhaltensweisen durch das Mikrobiom beeinflusst werden, ist angesichts der Vielfalt von Mikroben, die die menschliche Gesundheit verändern können, schwierig abzubilden. Dies impliziert, dass das Mikrobiom so unterschiedliche und weitreichende Folgen für die menschliche Gesundheit haben kann wie ein Organ. Manche bezeichnen das Mikrobiom sogar als "erworbenes" Organ.

Die volle Funktionalität dieses Organs ist jedoch unklar. Um die Rolle von Mikroben bei verschiedenen Verhaltensweisen und bei Krankheiten direkt zu beleuchten, untersuchen Forscher Mäuse, denen ein funktionelles Mikrobiom fehlt. Diese Mäuse, die als "keimfrei" oder "GF" bezeichnet werden, sind leicht von normalen Mäusen auf der Grundlage ihres Verhaltens zu unterscheiden.

GF-Mäuse weisen oft Merkmale auf, die mit Autismus assoziiert sind. Zum Beispiel bevorzugen GF-Mäuse nicht die Interaktion mit neuen Mäusen gegenüber anderen neuartigen Objekten. Andere Studien haben gezeigt, dass GF-Mäuse übertriebene Stressreaktionen aufweisen und Symptome zeigen, die auf ängstliches und depressives Verhalten hindeuten.

Die Mikroben, die bei Menschen mit Autismus oder Depression gefunden werden, weichen auch von denen ohne. Mikrobiom Daten deuten darauf hin, dass Patienten in der Major Depression, mehr Bakterien aus den Phyla Bacteroidetes und Proteobacteria und weniger Bakterien aus dem Stamm Firmicutes haben . Mikrobiomdaten zu Patienten mit Autismus-Spektrum-Störung weisen auf andere Störungen in der mikrobiellen Gemeinschaft hin, darunter höhere Konzentrationen von Clostridia, Desulfovibrio, Sutterella und Bacteroides sowie geringere Konzentrationen von Firmicutes, Prevotella und Bifidobacter im Vergleich zu Kontrollpersonen, was auf entwicklungsbedingte oder psychiatrische Störungen hindeutet entweder verursacht oder durch eine Störung in der Zusammensetzung der Mikroben verursacht werden.

Langfristig kann die Änderung der Spiegel spezifischer Mikroben im Behandlungsplan eines Patienten berücksichtigt werden. Leider sind wir noch weit davon entfernt, solche Manipulationen selbstbewusst zu machen.

Die Methoden zur Änderung der mikrobiellen Zusammensetzung, wie z. B. Änderungen in der Ernährung und Stuhltransplantation, sind minimal-invasiv und können einen einfachen Ansatz bieten, mit dem Menschen ihre Gesundheit verbessern können. Unterschätzen Sie nicht die Bedeutung von "mit dem Bauch denken".

Daniel Hass ist Doktorand im 4. Jahr des Neurowissenschaften-Graduiertenprogramms am Penn State College of Medicine.

Verweise

Russell, WR, Hoyles, L., Flint, HJ & Dumas, ME Colon bakterielle Metaboliten und menschliche Gesundheit. Curr Opin Microbiol 16, 246-254, do: 10.1016 / j.mib.2013.07.002 (2013).

Donohoe, DR et al. Das Mikrobiom und Butyrat regulieren den Energiestoffwechsel und die Autophagie im Dickdarm von Säugetieren. Cell Metab 13, 517-526, doi: 10.1016 / j.cmet.2011.02.018 (2011).

Desbonnet, L., Garrett, L., Clarke, G., Bienenstock, J. & Dinan, TG Die probiotischen Bifidobacteria infantis: Eine Bewertung der möglichen antidepressiven Eigenschaften bei der Ratte. J Psychiatr Res 43, 164-174, doi: 10.1016 / j.jpsychires.2008.03.009 (2008).

Sun, M., Wu, W., Liu, Z. & Cong, Y. Mikrobiota Metaboliten kurzkettige Fettsäuren, GPCR und entzündliche Darmerkrankungen. J Gastroenterol, doi: 10.1007 / s00535-016-1242-9 (2016).

Dantzer, R., O'Connor, JC, Freund, GG, Johnson, RW & Kelley, KW Von der Entzündung zu Krankheit und Depression: Wenn das Immunsystem das Gehirn unterjocht.Nat Rev Neurosci 9, 46-56, doi: 10.1038 / nrn2297 (2008).

Bravo, JA et al. Die Aufnahme von Lactobacillus-Stamm reguliert das emotionale Verhalten und die zentrale GABA-Rezeptorexpression in einer Maus über den Vagusnerv. Proc Natl Acad Sci USA A108, 16050-16055, doi: 10.1073 / pnas.1102999108 (2011).

Dinan, TG, Stilling, RM, Stanton, C. & Cryan, JF Kollektives Unbewusstes: Wie Darmmikroben menschliches Verhalten prägen. J Psychiatr Res 63, 1-9, doi: 10.1016 / j.jpsychires.2015.02.021 (2015).

Cryan, JF & Dinan, TG Bewusstseinsverändernde Mikroorganismen: der Einfluss der Darmmikrobiota auf Gehirn und Verhalten. Nat Rev Neurosci 13, 701-712, doi: 10.1038 / Nr.3346 (2012).

Desbonnet, L., Clarke, G., Shanahan, F., Dinan, TG & Cryan, JF Microbiota ist wesentlich für die soziale Entwicklung in der Maus. Mol Psychiatry 19, 146-148, doi: 10.1038 / mp.2013.65 (2014).

De Palma, G. et al. Mikrobiota und Wirtsdeterminanten des Verhaltensphänotyps in maternal getrennten Mäusen. Nat Commun 6, 7735, doi: 10.1038 / ncomms8735 (2015).

Liu, WHet al. Veränderung des Verhaltens und der Monoaminspiegel, die Lactobacillus plantarum PS128 in keimfreien Mäusen zugeschrieben werden können. Behav. Brain Res. 298, 202-209, doi: 10.1016 / j.bbr.2015.10.046 (2016).

Jiang, H.et al. Geänderte fäkale Mikrobiota Zusammensetzung bei Patienten mit Major Depression. Brain Behav Immun 48, 186-194, doi: 10.1016 / j.bbi.2015.03.016 (2015).