Účinky probiotik na synaptickou plasticitu během menstruačního cyklu

Lidský gastrointestinální trakt (GI) se skládá z bilionů bakteriálních kmenů. Nedávná práce se zaměřila na zkoumání vlivu střevní mikroflóry na zpracování a funkci našeho mozku; toto je známé jako „osa střeva-mozek“. Naše střevní mikroflóra může být změněna stravou, antibiotiky, prebiotiky a probiotiky (Hemarajata et al., 2013). Probiotika jsou živé mikroorganismy, které, pokud jsou dodávány v adekvátním množství, mohou hostiteli nabídnout příznivé zdravotní výsledky (Hill et al., 2014). Modulace naší střevní mikroflóry prostřednictvím probiotik může zlepšit náš emoční stav (Bagga et al., 2018; Messaoudi et al., 2011; Tillisch et al., 2013), snížit citlivost na bolest (Weizman et al., 2016), zlepšit kognitivní procesy (Chung et al., 2014; Kim et al., 2020), zvyšují hladiny neurotransmiterů (Mittal et al., 2017) a mění funkční konektivitu (Rode et al., 2022; Bagga et al., 2019). Probiotika navíc regulují hladinu estrogenu (Guo et al., 2016; Urbaniak et al., 2016).

Bylo zjištěno, že hladiny estrogenu ovlivňují střevní mikroflóru. Střevo produkuje β-glukuronidázy, což je enzym potřebný k rozkladu konjugovaného estrogenu na jeho aktivní formu (Dabek et al., 2008; Ervin et al., 2019). Nízká produkce β-glukuronidáz se vyskytuje v přítomnosti snížené úrovně bakteriální diverzity ve střevě. Důsledkem nízkých β-glukuronidáz je snížení aktivních forem estrogenu (Siddiqui et al., 2022; Pugh et al., 2021; Kwa et al., 2016, Baker et al., 2017). Dále se během menstruace zvyšují gastrointestinální symptomy (Pugh et al., 2021). A konečně, syndrom dráždivého tračníku je častější u žen, což ukazuje na možnou roli pohlavních hormonů ve vztahu ke střevnímu mikrobiomu (Pugh et al., 2021).

Bylo zjištěno, že estrogen ovlivňuje nervovou aktivitu, paměť a poznávací schopnosti (Inghilleri et al., 2004; Luine 2014). EEG mozková aktivita byla shromážděna od žen v jejich folikulární a luteální fázi (Brotzner et al., 2014). Když byly hladiny estrogenu nejvyšší, individuální oscilace frekvence alfa (IAF) byly nejnižší (Brotzner et al., 2014), což je spojeno se sníženou kognicí a pracovní pamětí (Li et al., 2023). Kromě toho bylo zjištěno, že estrogen snižuje práh spouštění v některých neuronech, což může podporovat excitabilitu v kůře (Gregory et al., 2019). Naopak je známo, že vysoké hladiny progesteronu zvyšují aktivitu GABA, která snižuje nervovou aktivitu (Guennoun et al., 2015). Kromě toho byl přes motorickou kůru během časné a pozdní folikulární fáze aplikován protokol 5Hz opakované transkraniální magnetické stimulace (rTMS) (Inghilleri et al., 2004). Kortikospinální aktivita byla zvýšena, když byly hladiny estradiolu nejvyšší (Inghilleri et al., 2004), což ukazuje na souvislost mezi estradiolem a synaptickou plasticitou.

Souhrnně literatura naznačuje, že ženy mohou mít sníženou kapacitu synaptické plasticity během luteální fáze, kdy jsou hladiny estradiolu nízké. Zavedení probiotika zvýší β-glukuronidázy, což vede k větší dostupnosti cirkulujícího estrogenu, což by mělo podporovat synaptickou plasticitu. Předpokládá se, že ke zvýšení synaptické plasticity dojde ve folikulární a luteální fázi v přítomnosti probiotik. Tato studie si klade za cíl 1) zjistit, zda probiotika mohou zvýšit sklon k synaptické plasticitě u žen a 2) zjistit, zda existují rozdíly ve sklonu k plasticitě v závislosti na fázi menstruačního cyklu.

Metody:

Účastníci budou randomizováni do skupiny A nebo skupiny B. Dvacet účastníků bude ve skupině A a 20 účastníků bude ve skupině B. Pokud budou randomizováni do skupiny A, budou všechny návštěvy provedeny mezi dnem 6-9 (střední folikulární fáze), kdy hladiny estradiolu jsou nejvyšší. Pokud jsou randomizovány do skupiny B, budou všechny návštěvy provedeny během dne 19-23 (střední luteální fáze), kdy jsou hladiny progesteronu nejvyšší. Půjde o randomizovanou, zkříženou, dvojitě maskovanou studii, ve které budou účastníci dostávat skutečné probiotika i placebo probiotika po dobu 28 dnů. Hodnocení budou získána během čtyř návštěv (Před a po každé intervenci, oddělených 28denním vyplachováním). Lékárna McMaster University Medical Center (MUMC) bude zodpovědná za přípravu zaslepených probiotických souprav a plán randomizace. Použitým probiotikem bude komerčně dostupný produkt s názvem Progressive Perfect Probiotic (https://www.progressivenutritional.com/products/perfect-probiotic-120-billion).

Budou použita následující závislá měření: aktivní motorický práh, klidový motorický práh, krátkodobá intrakortikální inhibice, motorické evokované potenciály.

Tato opatření budou provedena před a po protokolu navození synaptické plasticity

K posouzení synaptické plasticity bude prováděna opakovaná TMS s použitím osmičkové cívky s vnitřním průměrem 70 mm se stimulátorem Magstim Super Rapid2 Plus (Magstim, Whitland, UK). Přes primární motorickou oblast dominantní hemisféry budou vysílány bifázové magnetické pulzy, aby se nalezla optimální poloha pro vyvolání MEP v kontralaterálním svalu APB. Protokol intermitentní stimulace theta burstem (iTBS) bude poskytován pomocí dvoufázových pulzů v sérii tří pulzů dodávaných v 6Hz sledech, které budou trvat 2 s, poté budou následovat 8 s bez pulzu. iTBS se bude opakovat celkem 612 pulzů při 80 % AMT (Fassett et al., 2017).