Auswirkungen von Probiotika auf die synaptische Plastizität während des Menstruationszyklus

Der menschliche Magen-Darm-Trakt besteht aus Billionen Bakterienstämmen. Aktuelle Arbeiten haben sich auf die Untersuchung des Einflusses der Darmmikrobiota auf die Verarbeitung und Funktion unseres Gehirns konzentriert; Dies wird als „Darm-Hirn-Achse“ bezeichnet. Unsere Darmmikrobiota kann durch Ernährung, Antibiotika, Präbiotika und Probiotika verändert werden (Hemarajata et al., 2013). Probiotika sind lebende Mikroorganismen, die, wenn sie in ausreichenden Mengen verabreicht werden, positive gesundheitliche Auswirkungen auf den Wirt haben können (Hill et al., 2014). Die Modulation unserer Darmmikrobiota durch Probiotika kann unseren emotionalen Zustand verbessern (Bagga et al., 2018; Messaoudi et al., 2011; Tillisch et al., 2013), die Schmerzempfindlichkeit verringern (Weizman et al., 2016) und die kognitiven Fähigkeiten verbessern Prozesse (Chung et al., 2014; Kim et al., 2020), erhöhen den Neurotransmitterspiegel (Mittal et al., 2017) und verändern die funktionelle Konnektivität (Rode et al., 2022; Bagga et al., 2019). Darüber hinaus regulieren Probiotika den Östrogenspiegel (Guo et al., 2016; Urbaniak et al., 2016).

Es wurde festgestellt, dass der Östrogenspiegel die Darmmikrobiota beeinflusst. Der Darm produziert β-Glucuronidasen, das Enzym, das zum Abbau von konjugiertem Östrogen in seine aktive Form erforderlich ist (Dabek et al., 2008; Ervin et al., 2019). Eine geringe Produktion von β-Glucuronidasen tritt auf, wenn die Bakterienvielfalt im Darm verringert ist. Die Folge der niedrigen β-Glucuronidasen ist eine Verringerung der aktiven Formen von Östrogen (Siddiqui et al., 2022; Pugh et al., 2021; Kwa et al., 2016, Baker et al., 2017). Darüber hinaus nehmen die gastrointestinalen Symptome während der Menstruation zu (Pugh et al., 2021). Schließlich kommt das Reizdarmsyndrom häufiger bei Frauen vor, was auf eine mögliche Rolle von Sexualhormonen im Zusammenhang mit dem Darmmikrobiom hinweist (Pugh et al., 2021).

Es wurde festgestellt, dass Östrogen die neuronale Aktivität, das Gedächtnis und die Wahrnehmung beeinflusst (Inghilleri et al., 2004; Luine 2014). Die EEG-Gehirnaktivität wurde von Frauen in der Follikel- und Lutealphase erfasst (Brotzner et al., 2014). Wenn die Östrogenspiegel am höchsten waren, waren die individuellen Alpha-Frequenz-Oszillationen (IAF) am niedrigsten (Brotzner et al., 2014), letzteres ist mit einer verminderten Kognition und einem verminderten Arbeitsgedächtnis verbunden (Li et al., 2023). Darüber hinaus wurde festgestellt, dass Östrogen die Feuerschwelle einiger Neuronen senkt, was die Erregbarkeit im Kortex fördern kann (Gregory et al., 2019). Umgekehrt ist bekannt, dass hohe Progesteronspiegel die GABA-Aktivität erhöhen, was die neuronale Aktivität verringert (Guennoun et al., 2015). Darüber hinaus wurde während der frühen und späten Follikelphase ein 5-Hz-Protokoll zur repetitiven transkraniellen Magnetstimulation (rTMS) über den motorischen Kortex verabreicht (Inghilleri et al., 2004). Die kortikospinale Aktivität war erhöht, wenn die Östradiolspiegel am höchsten waren (Inghilleri et al., 2004), was den Zusammenhang zwischen Östradiol und synaptischer Plastizität zeigt.

Insgesamt deutet die Literatur darauf hin, dass Frauen während der Lutealphase, wenn der Östradiolspiegel niedrig ist, möglicherweise eine verminderte Fähigkeit zur synaptischen Plastizität haben. Durch die Einführung eines Probiotikums werden die β-Glucuronidasen erhöht, was zu einer größeren Verfügbarkeit von zirkulierendem Östrogen führt, was die synaptische Plastizität fördern sollte. Es wird angenommen, dass es in der Follikel- und Lutealphase in Gegenwart von Probiotika zu einer Zunahme der synaptischen Plastizität kommt. Diese Studie zielt darauf ab, 1) festzustellen, ob Probiotika die Neigung zur synaptischen Plastizität bei Frauen erhöhen können, und 2) festzustellen, ob es je nach Phase des Menstruationszyklus Unterschiede in der Neigung zur Plastizität gibt.

Methoden:

Die Teilnehmer werden in Gruppe A oder Gruppe B randomisiert. Zwanzig Teilnehmer werden in Gruppe A und 20 Teilnehmer in Gruppe B sein. Bei Randomisierung in Gruppe A werden alle Besuche zwischen Tag 6 und 9 (mittlere Follikelphase) durchgeführt Der Östradiolspiegel ist am höchsten. Bei Randomisierung in Gruppe B werden alle Besuche am 19.–23. Tag (mittlere Lutealphase) durchgeführt, wenn der Progesteronspiegel am höchsten ist. Dabei handelt es sich um eine randomisierte Crossover-Studie mit Doppelmaske, bei der die Teilnehmer 28 Tage lang sowohl echte Probiotika als auch Placebo-Probiotika erhalten. Die Bewertungen werden während vier Besuchen erfasst (vor und nach jedem Eingriff, getrennt durch eine 28-tägige Auswaschphase). Die Apotheke des McMaster University Medical Center (MUMC) ist für die Vorbereitung der verblindeten Probiotika-Kits und des Randomisierungsplans verantwortlich. Bei dem verwendeten Probiotikum handelt es sich um ein im Handel erhältliches Produkt namens Progressive Perfect Probiotic (https://www.progressivenutritional.com/products/perfect-probiotic-120-billion).

Die folgenden abhängigen Maßnahmen werden verwendet: Aktive motorische Schwelle, ruhende motorische Schwelle, intrakortikale Hemmung in kurzen Intervallen, motorisch evozierte Potenziale.

Diese Maßnahmen werden vor und nach einem Protokoll zur Induktion der synaptischen Plastizität ergriffen

Um die synaptische Plastizität zu beurteilen, wird wiederholtes TMS unter Verwendung einer Achterspule mit 70 mm Innendurchmesser und einem Magstim Super Rapid2 Plus Stimulator (Magstim, Whitland, UK) durchgeführt. Über den primären motorischen Bereich der dominanten Hemisphäre werden zweiphasige Magnetimpulse abgegeben, um die optimale Position für die Auslösung eines MEP im kontralateralen APB-Muskel zu finden. Das Protokoll zur intermittierenden Theta-Burst-Stimulation (iTBS) wird unter Verwendung von zweiphasigen Impulsen im Burst von drei Impulsen in 6-Hz-Zügen geliefert, die 2 Sekunden dauern. Darauf folgen 8 Sekunden ohne Impulsabgabe. iTBS wird für insgesamt 612 Impulse bei 80 % der AMT wiederholt (Fassett et al., 2017).