Effekter af probiotika på synaptisk plasticitet under menstruationscyklussen

Den menneskelige mave-tarmkanal (GI) består af billioner af bakteriestammer. Det seneste arbejde har fokuseret på at undersøge tarmmikrobiotaens indflydelse på vores hjernes bearbejdning og funktion; dette er kendt som 'tarm-hjerne-aksen'. Vores tarmmikrobiota kan ændres gennem kost, antibiotika, præbiotika og probiotika (Hemarajata et al., 2013). Probiotika er levende mikroorganismer, som, når de leveres i passende mængder, kan tilbyde gavnlige sundhedsresultater til værten (Hill et al., 2014). Modulering af vores tarmmikrobiota gennem probiotika kan forbedre vores følelsesmæssige tilstand (Bagga et al., 2018; Messaoudi et al., 2011; Tillisch et al., 2013), mindske smertefølsomhed (Weizman et al., 2016), forbedre kognitiv processer (Chung et al., 2014; Kim et al., 2020), øger neurotransmitterniveauer (Mittal et al., 2017) og ændrer funktionel forbindelse (Rode et al., 2022; Bagga et al., 2019). Derudover regulerer probiotika østrogenniveauet (Guo et al., 2016; Urbaniak et al., 2016).

Østrogenniveauer er blevet anerkendt for at påvirke tarmmikrobiotaen. Tarmen producerer β-glucuronidaser, som er det enzym, der kræves for at nedbryde konjugeret østrogen til dets aktive form (Dabek et al., 2008; Ervin et al., 2019). Lav produktion af β-glucuronidase forekommer i nærvær af formindskede niveauer af bakteriediversitet i tarmen. Konsekvensen af ​​de lave β-glucuronidaser er en reduktion i aktive former for østrogen (Siddiqui et al., 2022; Pugh et al., 2021; Kwa et al., 2016, Baker et al., 2017). Yderligere øges gastrointestinale symptomer under menstruation (Pugh et al., 2021). Sidst er irritabel tyktarm mere udbredt hos kvinder, hvilket indikerer en mulig rolle af kønshormoner i forhold til tarmmikrobiomet (Pugh et al., 2021).

Østrogen har vist sig at påvirke neural aktivitet, hukommelse og kognition (Inghilleri et al., 2004; Luine 2014). EEG hjerneaktivitet blev indsamlet fra kvinder i deres follikulære og luteale fase (Brotzner et al., 2014). Når østrogenniveauerne var højest, var individuelle alfafrekvensoscillationer (IAF) lavest (Brotzner et al., 2014), sidstnævnte er forbundet med nedsat kognition og arbejdshukommelse (Li et al., 2023). Derudover blev østrogen fundet at reducere affyringstærsklen i nogle neuroner, hvilket kan fremme excitabilitet i cortex (Gregory et al., 2019). Omvendt er høje progesteronniveauer kendt for at øge GABA-aktivitet, hvilket reducerer neural aktivitet (Guennoun et al., 2015). Desuden blev en 5Hz repetitiv transkraniel magnetisk stimulation (rTMS) protokol leveret over den motoriske cortex under den tidlige og sene follikulære fase (Inghilleri et al., 2004). Kortikospinal aktivitet blev øget, når østradiolniveauerne var højest (Inghilleri et al., 2004), hvilket viser sammenhængen mellem østradiol og synaptisk plasticitet.

Samlet tyder litteraturen på, at kvinder kan have en reduceret kapacitet til synaptisk plasticitet under lutealfasen, når østradiolniveauet er lavt. Introduktion af et probiotikum vil øge β-glucuronidaser, hvilket fører til større tilgængelighed af cirkulerende østrogen, som burde fremme synaptisk plasticitet. Det er en hypotese, at stigninger i synaptisk plasticitet vil forekomme i follikulær og luteal fase i nærvær af probiotika. Denne undersøgelse har til formål 1) at afgøre, om probiotika kan øge tilbøjeligheden til synaptisk plasticitet hos kvinder og 2) at afgøre, om der er forskelle i tilbøjeligheden til plasticitet afhængigt af fasen af ​​menstruationscyklussen.

Metoder:

Deltagerne vil blive randomiseret til gruppe A eller gruppe B. Tyve deltagere vil være i gruppe A, og 20 deltagere vil være i gruppe B. Hvis de randomiseres til gruppe A, vil alle besøg blive gennemført mellem dag 6-9 (midtfollikulær fase), når østradiolniveauet er højest. Hvis de randomiseres til gruppe B, vil alle besøg blive udført i løbet af dag 19-23 (midt-luteal fase), når progesteronniveauet er højest. Dette vil være et randomiseret, crossover, dobbeltmasket studie, hvor deltagerne vil modtage både ægte probiotisk og placebo probiotika i 28 dage. Vurderinger vil blive opnået i løbet af fire besøg (før og efter hver intervention, adskilt af en 28 dages udvaskning). Apoteket McMaster University Medical Center (MUMC) vil være ansvarlig for forberedelsen af ​​de blindede probiotiske kits og randomiseringsplanen. Det anvendte probiotikum vil være et kommercielt tilgængeligt produkt kaldet Progressive Perfect Probiotic (https://www.progressivenutritional.com/products/perfect-probiotic-120-billion).

Følgende afhængige mål vil blive brugt: Aktiv motorisk tærskel, Hvilemotorisk tærskel, kort interval intrakortikal hæmning, motorisk fremkaldte potentialer.

Disse foranstaltninger vil blive taget før og efter en synaptisk plasticitetsinducerende protokol

For at vurdere synaptisk plasticitet vil gentagne TMS blive udført ved hjælp af en 70 mm indvendig diameter på otte-spolen med en Magstim Super Rapid2 Plus-stimulator (Magstim, Whitland, UK). Bifasiske magnetiske impulser vil blive leveret over det primære motoriske område af den dominerende halvkugle for at finde den optimale position til at fremkalde en MEP i den kontralaterale APB-muskel. Intermitterende theta burst stimulation (iTBS) protokol vil blive leveret ved hjælp af bifasiske impulser i burst af tre impulser leveret i 6Hz tog, der vil vare 2s, dette vil blive efterfulgt af 8s uden puls leveret. iTBS vil blive gentaget for i alt 612 pulser ved 80 % af AMT (Fassett et al., 2017).