Effekter af probiotika på tarmmikrobiota, endocannabinoid og immunaktivering og symptomer på træthed hos dansere

Professionelle dansere omtales ofte som kunstneriske atleter på grund af deres høje niveau af fysisk aktivitet og konkurrence. At træne dans i over 11,5 timer om ugen øger risikoen for skader (kvinder - mest knogleskader, mænd - mest blå mærker og seneskader). En af årsagerne til den øgede modtagelighed for skader blandt dansere er psykisk stress. Observationsresultaterne indikerer, at dansere ofte beslutter at fortsætte med at træne på trods af smertefølelse, hvilket begrænser deres bevægelsers glatte bevægelser og fører til en yderligere stigning i stress. Meget fysisk aktive grupper af mennesker er mere udsatte for funktionel dyspepsi (FD) og irritabel tyktarm (IBS), hvilken forekomst er korreleret til kronisk stress. Som følge af kronisk stress og aktiveringen af ​​hypothalamus-hypofyse-binyreaksen (HPA) igangsættes inflammatoriske processer i mave-tarmslimhinden. Tilstedeværelsen af ​​noradrenalin øger vedhæftningen af ​​bakterier og vira til epitelet, hvilket igen modulerer immunsystemet i tarmene og øger deres betændelse. Systemisk virkende kortisol forårsager lækage af tight junctions (TJ) celler og en stigning i permeabiliteten af ​​tarmbarrieren. Betændelse stimulerer udskillelsen af ​​kortisol, som igangsætter den videre cyklus af inflammation og svækkelse af tarmbarrierefunktionen. Som en konsekvens heraf virker cytokiner og inflammatoriske mediatorer, der frigives i løbet af inflammation, direkte på nerveenderne, der transmitterer disse afferente nervesignaler til hjernen, og bliver en endogen stressor.

Når eksogene og endogene stressfaktorer overlapper hinanden, øges kroppens opfattelse af stress, hvilket i sidste ende fører til psykologiske, fysiologiske og adfærdsmæssige ændringer.

Smerter og depression er almindelige følgesygdomme af neuropsykiatrisk oprindelse. Et af kroppens reguleringssystemer, som i begge tilfælde er dysfunktionelt, er det endocannabinoide system (ECS). Det er blevet foreslået, at disse sygdomme kan være forårsaget af intens og langvarig træning, som forstyrrer tarmbarrieren og forårsager ændringer i metabolitternes profil og funktionen af ​​tarmmikrobiotaen. Overtræning fører til en stigning i niveauerne af cortisol, adrenalin og noradrenalin og til translokation af lipopolysaccharid (LPS) uden for tarmen, hvilket øger koncentrationen af ​​pro-inflammatoriske cytokiner i kroppen. Dette resulterer i dysregulering af balancen mellem serotonin (5-HT), dopamin (DA) og gamma-aminosmørsyre (GABA) og træthed. Disse ændringer fører til yderligere aktivering af det endocannabinoide system og på lang sigt svækkelse af adaptive evner.

Cannabinoidsystemets neuromodulatoriske egenskaber kommer til udtryk f.eks. i kort- og langsigtet synaptisk plasticitet og modulering af smerteledning. Forskningsresultater peger på, at det endocannabinoide system, udover dets nøglerolle i at regulere tarmmotiliteten, også påvirker mave-tarmkanalens sekretoriske funktioner og integriteten af ​​tarmepitel, hvilket kan være en alternativ måde at regulere immunsystemet og betændelse i. tarmene.

Type 1 cannabinoidreceptorer (CB1) er lokaliseret præsynaptisk i cellemembranen af ​​neuroner i det centrale og perifere nervesystem, og deres aktivering hæmmer frigivelsen af ​​mange neurotransmittere, dvs. acetylcholin, noradrenalin, dopamin, serotonin, glutamat og γ-aminosmørsyre. Type 2 cannabinoidreceptorer (CB2) findes hovedsageligt på overfladen af ​​celler i immunsystemet, især B-lymfocytter, makrofager og monocytter. Deres aktivering hæmmer frigivelse af pro-inflammatoriske cytokiner og øger frigivelsen af ​​anti-inflammatoriske cytokiner.

Cannabinoidreceptorer findes i både immunsystemet og fordøjelsessystemet. Endogene cannabinoider modificerer kroppens reaktion på stress ved at påvirke hypothalamus-hypofyse-binyreaksen (HPA). Stress fører til en øget aktivitet af endocannabinoider, som hovedsageligt gennem CB1 cannabinoid-receptorerne fører til hæmning af frigivelsen af ​​kortikosteroider. Derudover reducerer aktiveringen af ​​CB1-receptorer i mave-tarmkanalen intensiteten af ​​smerteledning (nociception), som induceres ved aktivering, f.eks. TRPV1 vanilloide receptorer. Det har vist sig, at betændelse i tarmepitelet i mave-tarmkanalen forårsager en stigning i den neurale ledning af neuroner, der indeholder CB1-receptorer, hvilket bidrager til en ændring i andelen af ​​disse receptorer i forhold til TRPV1, der hovedsageligt er placeret i cellemembranen af dorsale rodganglion afferente (DRG'er). Som et resultat interagerer to forskellige receptorer, og TRPV1-receptoraktiviteten ophæves. Inflammatoriske mediatorer frigivet fra tarmepitel stimulerer visceral smerte, mens aktivering af CB2-receptorer sandsynligvis reducerer deres virkning.

Der er indikationer på, at en kvalitativ og kvantitativ ændring i den intestinale mikrobiota kan påvirke aktiviteten af ​​endogene ligander og mediatorer af det endocannabinoide system (ECS). Selvom mekanismerne for regulering af niveauet af endocannabinoider og relaterede bioaktive lipider af udvalgte bakterier ikke er fuldt ud forstået, er det blevet vist, at probiotisk tilskud kan inducere en stigning i koncentrationen af ​​endogene cannabinoider, dvs. 2-AG, 2-OG (oleoylglycerol) ) og 2-PG (palmitoylglycerol). I et dyreforsøg reducerede brugen af ​​monoacylglycerollipasehæmning nedbrydningen af ​​2-AG, hvilket reducerede endotoksæmi og systemisk inflammation. I en anden undersøgelse ændrede sletningen af ​​Myd88-genet, der koder for TLR (toll-like receptor) receptorproteinet i tarmepitelceller sammensætningen af ​​tarmmikrobiotaen, reducerede syntesen af ​​anandamid (AEA) og øgede syntesen af ​​anti-inflammatoriske endocannabinoider , såsom: 2-AG, 2-PG, 2 OG. Frigivne endocannabinoider med antiinflammatoriske egenskaber har evnen til at aktivere såkaldte orphan GPR119-receptorer, som er forbundet med udskillelsen af ​​antiinflammatoriske mediatorer. Desuden er det vist, at en stigning i LPS-koncentrationen inducerer AEA-syntese og et fald i fedtsyreamidhydrolase (FAAH) i makrofager, samt en stigning i AEA-produktion i perifere lymfocytter, hvilket kan være vigtigt for reguleringen af tarmbarrierefunktionen og betændelsesniveauet. Resultaterne af undersøgelser udført på en musemodel afslørede betydningen af ​​tarmmikrobiotaen i reguleringen af ​​ekspressionen af ​​NAPE-PLD-genet (phospholipase D specifik for n-acylphosphatidylethanolamin), dvs. et enzym involveret i syntesen af ​​anandamid og i den selektive regulering af CB1 mRNA-ekspression. I en overvægtig musemodel blev det observeret, at administrationen af ​​et probiotikum reducerede ekspressionsniveauet af CB1-receptor-mRNA, mens koncentrationen af ​​AEA-ligand blev reduceret og ekspressionen af ​​FAAH-mRNA øgedes. I andre undersøgelser resulterede administration af et probiotikum til mus i et fald i koncentrationen af ​​LPS i blodplasmaet, hvilket korrelerede med både niveauet af AEA og ekspressionen af ​​CB1 mRNA i tyktarmsepitelet. I in vitro og in vivo forsøg på dyremodeller er det blevet observeret, at CB2 receptorer aktiveres, når der opstår en ubalance i det medfødte immunsystem. NLRP3-inflammasomerne undertrykkes af autofagi, en mekanisme, der kan være involveret i undertrykkelsen af ​​inflammation og reguleringen af ​​tarmbarrieren, f.eks. ved irritabel tyktarm. En anden faktor, der er en potentiel NLRP3-hæmmer, er tarmmikrobiota-metabolitten, butyrat, som hører til de kortkædede fedtsyrer. Dens handling har en positiv effekt på tarmepitelcellernes funktioner og stabiliteten af ​​tarmbarrieren. I undersøgelser udført på bakteriefri mus, efter at tarmmikrobiotaen var blevet overført, ændrede metabolismen af ​​endocannabinoider i mave-tarmkanalen sig. Brugen af ​​probiotisk terapi hos mus med tidligere induceret tarmdysbiose ændrede aktiveringen af ​​endocannabinoide receptorer, dyrenes adfærd og et fald i tarmbetændelse. Andre forskningsresultater indikerer, at hæmning af CB1-receptoren hos overvægtige mus stimulerer sekretionen af ​​mucin, som er den primære kilde til næringsstoffer til udvikling af Akkermansia muciniphila. Denne observation bekræfter resultaterne af undersøgelser foretaget af andre forfattere, som påviste muligheden for regulering af CB2-receptorer af nogle arter af tarmbakterier og det relaterede immunrespons.

Mekanismerne for transmissionen af ​​inflammatoriske signaler fra tarmen til CNS er ikke fuldt belyst. Resultaterne af forskningen indikerer dog, at den systemiske inflammation, der ledsager depressive symptomer, er forbundet med ændringer i økosystemet i tarmmikrobiotaen og produktionen af ​​SCFA og andre metabolitter af neurobiologisk karakter. Desuden kan det også føre til ændringer i syntesen og frigivelsen af ​​endocannabinoider eller de metaboliske veje af tryptofan og kynurenin (KYN). Hidtil er det blevet observeret, at der er en sammenhæng mellem ECS og kynurenin-vejen ved neurologiske lidelser såsom epilepsi eller migrænehovedpine, som er forbundet med overdreven cellestimulering og excitotoksicitet. De seneste forskningsresultater indikerer muligheden for at modificere transformationerne af tryptofan og kynurenin ved probiotisk terapi.

Der er begrænset antal menneskelig forskning i tarmmikrobiotaens rolle i moduleringen af ​​ECS. Den tilgængelige litteratur mangler undersøgelser, der beskriver sammenhængen mellem ændringer i tarmmikrobiotaen og dens metabolom under påvirkning af målrettet, multi-stamme probiotisk terapi på responsen fra endocannabinoidet og immunsystemet hos mennesker udsat for høj fysisk og mental stress. Observationer, der vil blive foretaget hos dansere suppleret med et probiotikum af flere stammer, der indeholder Lactobacillus helveticus Rosell-52 og Bifidobacterium longum Rosell-175, kan hjælpe med at finde effektive værktøjer til behandling af mave-tarmsygdomme og stress relateret til det. En potentiel mekanisme bag denne handling kan være genoprettelse af den normale tarmmikrobiota og profilen af ​​dens metabolitter samt forbedring af tarmbarrieren og endocannabinoidfunktionen.