От развитието на имунната система до здравословното храносмилане, микробиомът играе важна роля в човешката физиология. Микробиомът се намира в кожата, лигавиците, храносмилателните пътища и дори човешкото кърма. Микробите взаимодействат на практика с всички биологични нива на организация, включително директно между клетките, на ниво орган и при системно сигнализиране. Все още изучаваме безбройните начини, по които микробиомът влияе върху човешкото здраве - но какво да кажем за системи без добре описан микробиом, като централната нервна система?

психично

Изследователите научават, че микробиомът може да повлияе на психиатричното ни благосъстояние. Неотдавнашен преглед изследва как вагиналният и чревният микробиом на майката може да повлияе на податливостта на бебето към психиатрични разстройства като тревожност, депресия, шизофрения и разстройства от аутистичния спектър в бъдеще.

Вертикално предаване

Микробиомът започва да се оформя в ранния живот. Специфични щамове като Bifidobacterium bifidum, Coprococcus идва и Ruminococcus bromii се подлагат на фетално-майчино предаване, а предадените щамове на Bacteroides и Bifidobacterium се намират в червата както на възрастни, така и на кърмачета. Ранното взаимодействие с коменсални микроби е от съществено значение за здравословното развитие на имунната система при бебето и намалява риска от затлъстяване, астма и алергии през целия му живот. Екзогенни фактори като диета, лекарства и стрес могат да причинят динамични промени в майчиния микробиом по време на бременност и да повлияят на пластичността на хроматина в мозъка на гостоприемника, което може да промени човешкото поведение.

Изследването на човешката микробиота по време на бременност се усложнява от гестационната възраст и проучванията на фекалната микробиота на майката показват разлики между първия, втория и третия триместър. Промените в микробиомното разнообразие могат да бъдат свързани с фетални промени като формиране на клетки, миграция, програмирана апоптоза и образуване на синапси между невроните. Като цяло протеобактериите и актинобактериите се увеличават по време на бременността и е доказано, че Lactobacillus намалява по време на бременност. Тези промени са важни, защото могат да повлияят на човешкия метаболизъм и имунитет. Може би противоположно, майчината диета има минимална или липсваща роля в получения микробиомен състав на нейното дете. Необходими са допълнителни изследвания на вариацията на микробиомите при бременни пациенти, за да се характеризират по-добре тези ефекти.

Оста на червата и мозъка и психичното здраве

Как микробите могат да повлияят на психичното здраве? Един модел за описване на връзката между нашите бъгове и мозъка ни е оста хипоталамус-хипофиза-надбъбречна жлеза (HPA). Като комуникационна мрежа за тялото, HPA оста интегрира сигнализиране от няколко органа едновременно. Оста HPA влияе върху растежа, производството на мляко и водния баланс и пряко влияе върху функциите на щитовидната жлеза, надбъбречната жлеза и половите органи. Микробите могат да повлияят на HPA оста чрез секретиране на невротрансмитери (като ацетилхолин и серотонин), засягащи генната експресия на рецептори, свързани с тревожното поведение, и усилвайки реакцията на стрес при човека. В отговор на стреса тялото ни отделя възпалителни цитокини.

Докато възпалението е ключов елемент на нормалната имунна функция, то може да доведе и до неблагоприятни резултати за майката и бебето, като преждевременно раждане. Възпалението също така увеличава риска от гестационен диабет, гестационна хипертония, голямо депресивно разстройство и развитие на затлъстяване по-късно в живота. Чревната микробиота може да увеличи наддаването на тегло чрез модифициране на механизмите за събиране на енергия, сигнализиране на мастни киселини с къса верига, контрол на ситостта и системи за възпалителен отговор.

Чрез модифициране на оста HPA, чревният микробиом може да бъде двигател в индивидуалните вариации в когнитивните способности и поведение. Освен това модификациите на микробиома могат да променят и оформят нашето настроение и познание и сега учените изучават интервенции, насочени към микробиома, за да лекуват често срещани психични разстройства. Връзката между нашия микробиом и нашето настроение може да помогне да се обяснят някои от често срещаните съпътстващи заболявания на депресията, като възпалителен синдром на червата (IBS); около 60% от пациентите с тревожност и депресия са описани с нарушения на чревната функция. Тези изследвания създават важни нови насоки за бъдещи терапевтични подходи.

Цезарово сечение срещу вагинално раждане

Познание, стрес и учене

Вариациите в състава на микробиома са свързани с промените в познанието, ученето и паметта в експерименти, при които се контролират диета, стрес, инфекции и упражнения. Изследванията върху нарушенията на настроението и манията предлагат няколко механизма за обяснение на тези ефекти: мощна инфекция може да активира имунната система и впоследствие да предизвика мания, а употребата на антибиотици може да промени микробиотата. Въпреки че механизмът все още е неясен, ние знаем, че оста на червата и мозъка ни помага да реагираме на стрес и имунологични обиди от околната среда и че микробите могат да повлияят на оста на червата и мозъка.

Животинските модели обвързват майчините фактори с психиатрични заболявания като тревожност, депресия и разстройства от аутистичния спектър. Средата на бременната жена, като нивото на стрес, може да повлияе на епигенетичното разположение на новороденото. По-конкретно, метаболитите на нашия микробиом могат да бъдат епигенетични активатори на генната експресия и да повлияят протеините, свързани със симпатиковата нервна система и имунната система. Чрез промяна на стресовата реакция на бебето, майчиният стрес може да повлияе на невроразвитието на бебето и оста на HPA.

Хипотезата за „микробиота-инфламазома“ може да обясни как микробите увеличават симптомите на депресия. Смята се, че възпалението е тясно свързано с депресията поради повишеното регулиране на свързаните с депресията цитокини. Хипотезата за микробиота-инфламазома гласи, че микробиомната дисбиоза на червата, причинена от стрес и състояния на червата, може да доведе до регулиране на провъзпалителните пътища. Тези промени могат да регулират “Nod-like receptors”, клас рецептори, които реагират на клетъчни увреждания и стрес. Лошата диета, стресът или други възпалителни обиди могат да доведат до депресия и да причинят промени в чревния микробиом и да причинят дисбиоза. Определянето на роля за микробиота-инфламазома може да информира медицински подходи за психиатрична помощ (включително трансплантация на фекална микробиота или диетична промяна).

Генетика, психично здраве и микробиом

Каква роля играе микробиомът за установяване на генетична основа за психично здраве? Микробите могат да направят епигенетични промени в бебето, които могат да предразположат индивида към психологично заболяване. Други човешки заболявания имат епигенетична патофизиология; например, учените са измерили епигеномни модели на метилиране, свързани с опит за самоубийство с шизофрения. Необходими са бъдещи изследвания, свързани с невробиологията на развитието и ролята на майчиния микробиом.