Effecten van probiotica op synaptische plasticiteit tijdens de menstruatiecyclus

Het menselijke maagdarmkanaal (GI) bestaat uit biljoenen bacteriestammen. Recent werk heeft zich geconcentreerd op het onderzoeken van de invloed van de darmmicrobiota op de verwerking en functie van onze hersenen; dit staat bekend als de 'darm-hersen-as'. Onze darmmicrobiota kan worden veranderd door middel van voeding, antibiotica, prebiotica en probiotica (Hemarajata et al., 2013). Probiotica zijn levende micro-organismen die, wanneer ze in voldoende hoeveelheden worden toegediend, gunstige gezondheidsresultaten voor de gastheer kunnen bieden (Hill et al., 2014). Modulatie van onze darmmicrobiota door middel van probiotica kan onze emotionele toestand verbeteren (Bagga et al., 2018; Messaoudi et al., 2011; Tillisch et al., 2013), de pijngevoeligheid verminderen (Weizman et al., 2016), de cognitieve vaardigheden verbeteren processen (Chung et al., 2014; Kim et al., 2020), verhogen de neurotransmitterniveaus (Mittal et al., 2017) en veranderen de functionele connectiviteit (Rode et al., 2022; Bagga et al., 2019). Bovendien reguleren probiotica de oestrogeenspiegels (Guo et al., 2016; Urbaniak et al., 2016).

Het is bekend dat oestrogeenniveaus de darmmicrobiota beïnvloeden. De darmen produceren β-glucuronidasen, het enzym dat nodig is om geconjugeerd oestrogeen in zijn actieve vorm af te breken (Dabek et al., 2008; Ervin et al., 2019). Een lage productie van β-glucuronidasen treedt op bij verminderde bacteriële diversiteit in de darmen. Het gevolg van de lage β-glucuronidasen is een vermindering van actieve vormen van oestrogeen (Siddiqui et al., 2022; Pugh et al., 2021; Kwa et al., 2016 en Baker et al., 2017). Verder nemen de maag-darmklachten toe tijdens de menstruatie (Pugh et al., 2021). Ten slotte komt het prikkelbaredarmsyndroom vaker voor bij vrouwen, wat wijst op een mogelijke rol van geslachtshormonen in relatie tot het darmmicrobioom (Pugh et al., 2021).

Er is vastgesteld dat oestrogeen invloed heeft op de neurale activiteit, het geheugen en de cognitie (Ingilleri et al., 2004; Luine 2014). EEG-hersenactiviteit werd verzameld bij vrouwen in hun folliculaire en luteale fase (Brotzner et al., 2014). Wanneer de oestrogeenspiegels het hoogst waren, waren de individuele alfafrequentie-oscillaties (IAF) het laagst (Brotzner et al., 2014), dit laatste wordt geassocieerd met verminderde cognitie en werkgeheugen (Li et al., 2023). Bovendien bleek oestrogeen de vuurdrempel in sommige neuronen te verlagen, wat de prikkelbaarheid in de cortex kan bevorderen (Gregory et al., 2019). Omgekeerd is het bekend dat hoge progesteronniveaus de GABA-activiteit verhogen, waardoor de neurale activiteit afneemt (Guennoun et al., 2015). Bovendien werd een 5 Hz repetitief transcraniaal magnetisch stimulatieprotocol (rTMS) via de motorcortex afgegeven tijdens de vroege en late folliculaire fase (Inghilleri et al., 2004). De corticospinale activiteit nam toe wanneer de estradiolspiegels het hoogst waren (Inghilleri et al., 2004), wat het verband aantoont tussen estradiol en synaptische plasticiteit.

Gezamenlijk suggereert de literatuur dat vrouwen mogelijk een verminderd vermogen tot synaptische plasticiteit hebben tijdens de luteale fase, wanneer de oestradiolspiegels laag zijn. Het introduceren van een probioticum zal de β-glucuronidasen verhogen, wat leidt tot een grotere beschikbaarheid van circulerend oestrogeen, wat de synaptische plasticiteit zou moeten bevorderen. Er wordt verondersteld dat een toename van de synaptische plasticiteit zal optreden in de folliculaire en luteale fase in de aanwezigheid van probiotica. Deze studie heeft tot doel 1) te bepalen of probiotica de neiging tot synaptische plasticiteit bij vrouwen kunnen vergroten en 2) te bepalen of er verschillen zijn in de neiging tot plasticiteit, afhankelijk van de fase van de menstruatiecyclus.

Methoden:

Deelnemers worden gerandomiseerd in Groep A of Groep B. Twintig deelnemers komen in Groep A en 20 deelnemers in groep B. Indien gerandomiseerd naar Groep A, zullen alle bezoeken plaatsvinden tussen dag 6-9 (middenfolliculaire fase). De oestradiolspiegels zijn het hoogst. Indien gerandomiseerd naar Groep B, zullen alle bezoeken plaatsvinden tijdens dag 19-23 (mid-luteale fase), wanneer de progesteronspiegels het hoogst zijn. Dit wordt een gerandomiseerde, cross-over, dubbelblinde studie waarbij deelnemers gedurende 28 dagen zowel echte probiotica als placebo-probiotica krijgen. Beoordelingen zullen plaatsvinden tijdens vier bezoeken (voor en na elke interventie, gescheiden door een wash-out van 28 dagen). De apotheek van het McMaster Universitair Medisch Centrum (MUMC) zal verantwoordelijk zijn voor de voorbereiding van de geblindeerde probiotische kits en het randomisatieschema. Het gebruikte probioticum zal een in de handel verkrijgbaar product zijn genaamd Progressive Perfect Probiotic (https://www.progressivenutritional.com/products/perfect-probiotic-120-billion).

De volgende afhankelijke maatregelen zullen worden gebruikt: Actieve motordrempel, Rustmotordrempel, intracorticale inhibitie met kort interval, motorische opgewekte potentiëlen.

Deze maatregelen zullen worden genomen vóór en na een protocol dat synaptische plasticiteit induceert

Om de synaptische plasticiteit te beoordelen, zal repetitieve TMS worden uitgevoerd met behulp van een achtvormige spoel met een binnendiameter van 70 mm en een Magstim Super Rapid2 Plus Stimulator (Magstim, Whitland, VK). Bifasische magnetische pulsen zullen worden afgegeven over het primaire motorische gebied van de dominante hemisfeer om de optimale positie te vinden voor het uitlokken van een MEP in de contralaterale APB-spier. Het protocol voor intermitterende theta burst-stimulatie (iTBS) wordt geleverd met behulp van bifasische pulsen in een burst van drie pulsen, afgegeven in 6 Hz-treinen die 2 seconden duren. Dit wordt gevolgd door 8 seconden zonder puls. iTBS zal worden herhaald voor een totaal van 612 pulsen bij 80% van de AMT (Fassett et al., 2017).