Den kliniske forskningen på forholdet mellom døgnrytme og tarmmikrobiota hos TBI-pasienter

Nevrovitenskapsmenn undersøker sammenhengene mellom tarmmikrober og hjernens utvikling. Det generelle stillaset til hjerne-tarm-enterisk mikrobiota-aksen inkluderer sentralnervesystemet (CNS), det nevroendokrine og nevroimmune systemet, de sympatiske og parasympatiske armene til det autonome nervesystemet (ANS), det enteriske nervesystemet (ENS), og selvfølgelig tarmmikrobiotaen. Disse komponentene samhandler for å danne et komplekst refleksnettverk med afferente fibre som projiserer til integrerende CNS-strukturer og efferente projeksjoner til den glatte muskelen. Tarmmikrobiota regulerer intestinal og ekstraintestinal homeostase. Akkumulerende bevis tyder på at tarmmikrobiotaen også kan regulere hjernens funksjon og atferd. Resultater fra dyremodeller indikerer at forstyrrelser i sammensetningen og funksjonaliteten til enkelte mikrobiotamedlemmer er assosiert med nevrofysiologiske lidelser, noe som styrker ideen om en mikrobiota-tarm-hjerne-akse og rollen til mikrobiota som en "fredsbevarende" i hjernens helse. Det er nå klart at tarm-hjerne-kommunikasjonen er toveis. På den ene siden påvirker endringer i det mikrobielle samfunnet atferd. På den annen side endrer forstyrrelser i atferd sammensetningen av tarmmikrobiotaen. Siden endringer i sammensetningen av tarmmikrobiota er assosiert med atferdsmessige og kognitive endringer, er et sunt mikrobiotasamfunn avgjørende for en normal regulering av mikrobiota-tarm-hjerne-aksen. Blant de potensielle faktorene som regulerer aksen, kan mikrobielle metabolitter være de viktigste mediatorene.

Syv millioner traumatiske hjerneskader (TBI) forekommer hvert år i de mange landene. En av de vanligste følgetilstandene hos pasienter utsatt for TBI er forstyrret søvn, som er spesielt vanlig etter mild TBI. Og en annen er tarmfunksjonsforstyrrelse.

Søvn er styrt av det intrikate samspillet mellom søvnvåkenhomeostase og døgnrytmer i kroppen. Disse rytmene styres i stor grad av den suprachiasmatiske kjernen (SCN) i den fremre hypothalamus. Klokkegener danner det molekylære maskineriet til dette døgnsystemet, som opererer via autoregulatoriske tilbakemeldingsløkker.

Blant de perifere vev fra virveldyr som uttrykker døgnrytmer er mage-tarmsystemet, som viser døgnrytmer i genuttrykk (inkludert klokkegener), motilitet og sekresjon in vivo og in vitro. Disse rytmene er avhengige av en patentert molekylær klokke, og de er også koordinert av SCN-inngang via det sympatiske nervesystemet.

Den nye rollen til tarmmikrobiomet som en viktig modulator av gastrointestinal funksjon har nylig inkludert rollen til døgnrytmer. Nyere studier har antydet at mikrobiell signalering spiller en kritisk rolle i homeostatisk vedlikehold av tarmfunksjonen sammen med vertens døgnmekanisme.