Effetti dei probiotici sulla plasticità sinaptica durante il ciclo mestruale

Il tratto gastrointestinale umano (GI) è composto da trilioni di ceppi batterici. Un lavoro recente si è concentrato sullo studio dell’influenza del microbiota intestinale sull’elaborazione e sulla funzione del nostro cervello; questo è noto come "asse intestino-cervello". Il nostro microbiota intestinale può essere alterato attraverso la dieta, gli antibiotici, i prebiotici e i probiotici (Hemarajata et al., 2013). I probiotici sono microrganismi vivi che, se somministrati in quantità adeguate, possono offrire risultati benefici per la salute dell’ospite (Hill et al., 2014). La modulazione del nostro microbiota intestinale attraverso i probiotici può migliorare il nostro stato emotivo (Bagga et al., 2018; Messaoudi et al., 2011; Tillisch et al., 2013), diminuire la sensibilità al dolore (Weizman et al., 2016), migliorare le funzioni cognitive processi (Chung et al., 2014; Kim et al., 2020), aumentano i livelli di neurotrasmettitori (Mittal et al., 2017) e alterano la connettività funzionale (Rode et al., 2022; Bagga et al., 2019). Inoltre, i probiotici regolano i livelli di estrogeni (Guo et al., 2016; Urbaniak et al., 2016).

È stato riconosciuto che i livelli di estrogeni influenzano il microbiota intestinale. L'intestino produce β-glucuronidasi che è l'enzima necessario per scomporre gli estrogeni coniugati nella sua forma attiva (Dabek et al., 2008; Ervin et al., 2019). Una bassa produzione di β-glucuronidasi si verifica in presenza di ridotti livelli di diversità batterica nell’intestino. La conseguenza dei bassi livelli di β-glucuronidasi è una riduzione delle forme attive di estrogeni (Siddiqui et al., 2022; Pugh et al., 2021; Kwa et al., 2016, Baker et al., 2017). Inoltre, i sintomi gastrointestinali aumentano durante le mestruazioni (Pugh et al., 2021). Infine, la sindrome dell’intestino irritabile è più diffusa nelle donne, indicando un possibile ruolo degli ormoni sessuali in relazione al microbioma intestinale (Pugh et al., 2021).

È stato scoperto che gli estrogeni influiscono sull’attività neurale, sulla memoria e sulla cognizione (Inghilleri et al., 2004; Luine 2014). L'attività cerebrale EEG è stata raccolta da donne nella fase follicolare e luteale (Brotzner et al., 2014). Quando i livelli di estrogeni erano più alti, le oscillazioni individuali della frequenza alfa (IAF) erano più basse (Brotzner et al., 2014), quest'ultima è associata a una riduzione della cognizione e della memoria di lavoro (Li et al., 2023). Inoltre, è stato scoperto che gli estrogeni riducono la soglia di attivazione in alcuni neuroni, il che può promuovere l’eccitabilità nella corteccia (Gregory et al., 2019). Al contrario, è noto che livelli elevati di progesterone aumentano l’attività del GABA che riduce l’attività neurale (Guennoun et al., 2015). Inoltre, un protocollo di stimolazione magnetica transcranica ripetitiva (rTMS) a 5 Hz è stato somministrato sulla corteccia motoria durante la fase follicolare precoce e tardiva (Inghilleri et al., 2004). L'attività corticospinale aumentava quando i livelli di estradiolo erano più alti (Inghilleri et al., 2004), mostrando l'associazione tra estradiolo e plasticità sinaptica.

Collettivamente, la letteratura suggerisce che le donne potrebbero avere una ridotta capacità di plasticità sinaptica durante la fase luteale quando i livelli di estradiolo sono bassi. L’introduzione di un probiotico aumenterà le β-glucuronidasi che portano ad una maggiore disponibilità di estrogeni circolanti che dovrebbero promuovere la plasticità sinaptica. Si ipotizza che si verifichino aumenti della plasticità sinaptica nella fase follicolare e luteinica in presenza di probiotici. Questo studio mira 1) a determinare se i probiotici possono aumentare la propensione alla plasticità sinaptica nelle femmine e 2) a determinare se ci sono differenze nella propensione alla plasticità a seconda della fase del ciclo mestruale.

Metodi:

I partecipanti verranno randomizzati nel Gruppo A o nel Gruppo B. Venti partecipanti saranno nel Gruppo A e 20 partecipanti saranno nel Gruppo B. Se randomizzati nel Gruppo A, tutte le visite saranno condotte tra il giorno 6 e il 9 (fase medio-follicolare) quando i livelli di estradiolo sono più alti. Se randomizzati al Gruppo B, tutte le visite verranno condotte durante i giorni 19-23 (fase medio-luteale) quando i livelli di progesterone sono più alti. Questo sarà uno studio randomizzato, crossover e in doppio mascherato in cui i partecipanti riceveranno sia probiotici reali che probiotici placebo per 28 giorni. Le valutazioni verranno acquisite durante quattro visite (prima e dopo ciascun intervento, separate da un periodo di washout di 28 giorni). La farmacia del McMaster University Medical Center (MUMC) sarà responsabile della preparazione dei kit probiotici in cieco e del programma di randomizzazione. Il probiotico utilizzato sarà un prodotto disponibile in commercio chiamato Progressive Perfect Probiotic (https://www.progressivenutritional.com/products/perfect-probiotic-120-billion).

Verranno utilizzate le seguenti misure dipendenti: soglia motoria attiva, soglia motoria a riposo, inibizione intracorticale a breve intervallo, potenziali evocati motori.

Queste misure verranno prese prima e dopo un protocollo di induzione della plasticità sinaptica

Per valutare la plasticità sinaptica, la TMS ripetitiva verrà eseguita utilizzando una bobina a forma di otto con diametro interno di 70 mm con uno stimolatore Magstim Super Rapid2 Plus (Magstim, Whitland, Regno Unito). Impulsi magnetici bifasici verranno erogati sull'area motoria primaria dell'emisfero dominante per trovare la posizione ottimale per suscitare un MEP nel muscolo APB controlaterale. Il protocollo di stimolazione theta burst intermittente (iTBS) verrà erogato utilizzando impulsi bifasici in burst di tre impulsi erogati in treni a 6 Hz che dureranno 2 secondi, seguiti da 8 secondi senza impulso erogato. iTBS verrà ripetuto per un totale di 612 impulsi all'80% dell'AMT (Fassett et al., 2017).