Probioottien vaikutukset suoliston mikrobiotaan, endokannabinoideihin ja immuuniaktivaatioon sekä tanssijoiden väsymyksen oireisiin

Ammattitanssijoita kutsutaan usein taiteellisiksi urheilijoiksi korkean fyysisen aktiivisuuden ja kilpailun vuoksi. Yli 11,5 tuntia viikossa harjoitteleva tanssi lisää loukkaantumisriskiä (naiset - enimmäkseen luuvammat, miehet - enimmäkseen mustelmat ja jännevammat). Yksi syy tanssijoiden lisääntyneeseen loukkaantumisherkkyyteen on henkinen stressi. Havainnot osoittavat, että tanssijat päättävät usein jatkaa harjoittelua kivusta huolimatta, mikä rajoittaa heidän liikkeidensä sujuvuutta ja lisää stressiä entisestään. Erittäin fyysisesti aktiiviset ihmisryhmät ovat alttiimpia funktionaaliselle dyspepsialle (FD) ja ärtyvän suolen oireyhtymälle (IBS), joiden esiintyminen korreloi kroonisen stressin kanssa. Kroonisen stressin ja hypotalamuksen aivolisäke-lisämunuaisen akselin (HPA) aktivoitumisen seurauksena maha-suolikanavan limakalvon tulehdusprosessit alkavat. Noradrenaliini lisää bakteerien ja virusten kiinnittymistä epiteeliin, mikä puolestaan ​​moduloi suoliston immuunijärjestelmää ja lisää niiden tulehdusta. Systeemisesti vaikuttava kortisoli aiheuttaa tiiviiden liitossolujen (TJ) vuotamista ja lisää suolistoesteen läpäisevyyttä. Tulehdus stimuloi kortisolin eritystä, mikä käynnistää tulehduskierteen ja suoliston estetoiminnan heikkenemisen. Seurauksena on, että tulehduksen aikana vapautuvat sytokiinit ja tulehdusvälittäjät vaikuttavat suoraan hermopäätteisiin, jotka välittävät näitä afferentteja hermosignaaleja aivoihin ja muodostuvat endogeeniseksi stressitekijäksi.

Kun eksogeeniset ja endogeeniset stressitekijät menevät päällekkäin, kehon käsitys stressistä lisääntyy, mikä lopulta johtaa psykologisiin, fysiologisiin ja käyttäytymismuutoksiin.

Kipu ja masennus ovat yleisiä neuropsykiatrisia sairauksia. Yksi kehon säätelyjärjestelmistä, joka molemmissa tapauksissa on toimintahäiriö, on endokannabinoidijärjestelmä (ECS). On esitetty, että nämä sairaudet voivat johtua intensiivisestä ja pitkittyneestä liikunnasta, joka rikkoo suolistoesteen aiheuttaen muutoksia aineenvaihduntatuotteiden profiilissa ja suoliston mikrobiotan toiminnassa. Yliharjoittelu johtaa kortisolin, adrenaliinin ja noradrenaliinin pitoisuuksien nousuun ja lipopolysakkaridin (LPS) siirtymiseen suoliston ulkopuolelle, mikä lisää tulehdusta edistävien sytokiinien pitoisuutta kehossa. Tämä johtaa serotoniinin (5-HT), dopamiinin (DA) ja gamma-aminovoihapon (GABA) välisen tasapainon häiriöihin ja väsymykseen. Nämä muutokset johtavat endokannabinoidijärjestelmän edelleen aktivoitumiseen ja pitkällä aikavälillä adaptiivisten kykyjen heikkenemiseen.

Kannabinoidijärjestelmän neuromodulatoriset ominaisuudet ilmenevät mm. lyhyen ja pitkän aikavälin synaptisessa plastisuudessa ja kivun johtumisen modulaatiossa. Tutkimustulokset osoittavat, että endokannabinoidijärjestelmä vaikuttaa suoliston motiliteettia säätelevän keskeisen roolinsa lisäksi myös maha-suolikanavan eritystoimintoihin ja suoliston epiteelin eheyteen, mikä voi olla vaihtoehtoinen tapa säädellä immuunijärjestelmää ja tulehdusta suolet.

Tyypin 1 kannabinoidireseptorit (CB1) sijaitsevat presynaptisesti keskus- ja ääreishermoston hermosolujen solukalvossa, ja niiden aktivaatio estää useiden välittäjäaineiden eli asetyylikoliinin, noradrenaliinin, dopamiinin, serotoniinin, glutamaatin ja y-aminovoihapon vapautumisen. Tyypin 2 kannabinoidireseptoreita (CB2) löytyy pääasiassa immuunijärjestelmän solujen pinnalta, erityisesti B-lymfosyyteistä, makrofageista ja monosyyteistä. Niiden aktivaatio estää tulehdusta edistävien sytokiinien vapautumista ja lisää anti-inflammatoristen sytokiinien vapautumista.

Kannabinoidireseptoreita löytyy sekä immuuni- että ruoansulatusjärjestelmästä. Endogeeniset kannabinoidit muokkaavat kehon vastetta stressiin vaikuttamalla hypotalamuksen aivolisäkkeen ja lisämunuaisen akseliin (HPA). Stressi lisää endokannabinoidien aktiivisuutta, mikä pääasiassa CB1-kannabinoidireseptorien kautta johtaa kortikosteroidien vapautumisen estoon. Lisäksi CB1-reseptorien aktivoituminen maha-suolikanavassa vähentää kivun johtumisen (nosiseption) intensiteettiä, jota aktivoituu mm. TRPV1 vanilloidireseptorit. On osoitettu, että tulehdus maha-suolikanavan suoliston epiteelissä lisää CB1-reseptoreita sisältävien hermosolujen johtumista, mikä osaltaan muuttaa näiden reseptorien osuutta suhteessa TRPV1:een, joka sijaitsee pääasiassa solukalvossa. selkäjuuren ganglion afferentit (DRG:t). Tämän seurauksena kaksi erilaista reseptoria ovat vuorovaikutuksessa ja TRPV1-reseptoriaktiivisuus lakkaa. Suoliston epiteelistä vapautuvat tulehduksen välittäjät stimuloivat sisäelinten kipua, kun taas CB2-reseptorien aktivoituminen todennäköisesti vähentää niiden toimintaa.

On viitteitä siitä, että suoliston mikrobiotan laadullinen ja määrällinen muutos saattaa vaikuttaa endogeenisten ligandien ja endokannabinoidijärjestelmän (ECS) välittäjien aktiivisuuteen. Vaikka valittujen bakteerien endokannabinoidien ja vastaavien bioaktiivisten lipidien tason säätelymekanismeja ei täysin tunneta, on osoitettu, että probioottinen lisäravinne voi lisätä endogeenisten kannabinoidien, eli 2-AG, 2-OG (oleoyyliglyseroli) pitoisuutta. ) ja 2-PG (palmitoyyliglyseroli). Eläinkokeissa monoasyyliglyserolilipaasin eston käyttö vähensi 2-AG:n hajoamista, mikä vähensi endotoksemiaa ja systeemistä tulehdusta. Toisessa tutkimuksessa TLR (toll-like receptor) -reseptoriproteiinia koodaavan Myd88-geenin deleetio suoliston epiteelisoluissa muutti suoliston mikrobiotan koostumusta, vähensi anandamidin (AEA) synteesiä ja lisäsi tulehdusta ehkäisevien endokannabinoidien synteesiä. , kuten: 2-AG, 2-PG, 2 OG. Vapautuneilla endokannabinoideilla, joilla on anti-inflammatorisia ominaisuuksia, on kyky aktivoida ns. orpo GPR119-reseptoreita, jotka liittyvät anti-inflammatoristen välittäjien erittymiseen. Lisäksi on osoitettu, että LPS-konsentraation nousu indusoi AEA-synteesiä ja rasvahappoamidihydrolaasin (FAAH) vähenemistä makrofageissa sekä lisää AEA:n tuotantoa perifeerisissä lymfosyyteissä, mikä voi olla tärkeää lymfosyyttien säätelylle. suoliston estetoiminto ja tulehduksen taso. Hiirimallilla tehtyjen tutkimusten tulokset paljastivat suoliston mikrobiotan merkityksen NAPE-PLD-geenin (fosfolipaasi D, joka on spesifinen n-asyylifosfatidyylietanoliamiinille), eli entsyymin, joka osallistuu anandamidin synteesiin ja mm. CB1-mRNA:n ilmentymisen selektiivinen säätely. Lihavassa hiirimallissa havaittiin, että probiootin antaminen alensi CB1-reseptorin mRNA:n ilmentymistasoa samalla, kun se vähensi AEA-ligandin pitoisuutta ja lisäsi FAAH-mRNA:n ilmentymistä. Muissa tutkimuksissa probiootin antaminen hiirille johti LPS-pitoisuuden laskuun veriplasmassa, mikä korreloi sekä AEA-tason että CB1-mRNA:n ilmentymisen kanssa paksusuolen epiteelissä. Eläinmalleilla tehdyissä in vitro- ja in vivo -kokeissa on havaittu, että CB2-reseptorit aktivoituvat, kun synnynnäisessä immuunijärjestelmässä esiintyy epätasapainoa. NLRP3-inflammasomeja suppressoi autofagia, mekanismi, joka voi olla osallisena tulehduksen hillitsemisessä ja suoliston esteen säätelyssä, esim. ärtyvän suolen oireyhtymässä. Toinen tekijä, joka on mahdollinen NLRP3-inhibiittori, on suoliston mikrobiotan metaboliitti, butyraatti, joka kuuluu lyhytketjuisiin rasvahappoihin. Sen vaikutuksella on positiivinen vaikutus suoliston epiteelisolujen toimintaan ja suoliston esteen vakauteen. Idövapailla hiirillä tehdyissä tutkimuksissa suoliston mikrobiston siirron jälkeen endokannabinoidien aineenvaihdunta ruoansulatuskanavassa muuttui. Probioottihoidon käyttö hiirillä, joilla oli aiemmin indusoitunut suoliston dysbioosi, muutti endokannabinoidireseptorien aktivaatiota, eläinten käyttäytymistä ja vähensi suolistotulehdusta. Muut tutkimustulokset osoittavat, että CB1-reseptorin esto lihavilla hiirillä stimuloi musiinin eritystä, joka on Akkermansia muciniphilan kehityksen ensisijainen ravintoaineiden lähde. Tämä havainto vahvistaa muiden tekijöiden tutkimusten tulokset, jotka osoittivat joidenkin suolistobakteerilajien mahdollisen säätelyn CB2-reseptoreja ja siihen liittyvää immuunivastetta.

Tulehdussignaalien siirtymisen mekanismeja suolistosta keskushermostoon ei ole täysin selvitetty. Tutkimuksen tulokset osoittavat kuitenkin, että masennusoireisiin liittyvä systeeminen tulehdus liittyy suoliston mikrobiotan ekosysteemin muutoksiin ja SCFA:n ja muiden neurobiologisten metaboliittien tuotantoon. Lisäksi se voi myös johtaa muutoksiin endokannabinoidien synteesissä ja vapautumisessa tai tryptofaanin ja kynureniinin (KYN) metabolisissa reiteissä. Tähän mennessä on havaittu, että ECS:n ja kinureniinireitin välillä on yhteys neurologisissa häiriöissä, kuten epilepsiassa tai migreenipäänsäryssä, jotka liittyvät liialliseen solustimulaatioon ja eksitotoksisuuteen. Uusimmat tutkimustulokset viittaavat mahdollisuuteen muuttaa tryptofaanin ja kinureniinin muunnoksia probioottihoidolla.

Suoliston mikrobiotan roolista ECS:n moduloinnissa on tehty rajallinen määrä ihmistutkimuksia. Käytettävissä olevasta kirjallisuudesta puuttuu tutkimuksia, jotka kuvaavat kohdistetun, monikantaisen probioottihoidon vaikutuksesta suoliston mikrobiotassa ja sen metabolomissa tapahtuvien muutosten suhdetta endokannabinoidin ja immuunijärjestelmän vasteeseen ihmisillä, jotka ovat alttiita suurelle fyysiselle ja henkiselle rasitukselle. Lactobacillus helveticus Rosell-52:ta ja Bifidobacterium longum Rosell-175:tä sisältävällä monikantaisella probiootilla täydennettyjen tanssijoiden havainnot voivat auttaa löytämään tehokkaita työkaluja ruoansulatuskanavan sairauksien ja siihen liittyvän stressin hoitoon. Mahdollinen mekanismi tämän toiminnan takana voi olla normaalin suolen mikrobiston ja sen metaboliittien profiilin palauttaminen sekä suoliston esteen ja endokannabinoiditoiminnan parantaminen.