Effekter av probiotika på tarmmikrobiota, endocannabinoid og immunaktivering og symptomer på tretthet hos dansere

Profesjonelle dansere blir ofte referert til som kunstneriske idrettsutøvere på grunn av deres høye nivå av fysisk aktivitet og konkurranse. Å trene dans i over 11,5 timer i uken øker risikoen for skader (kvinner - mest beinskader, menn - mest blåmerker og seneskader). En av årsakene til økt mottakelighet for skader blant dansere er psykisk stress. Observasjonsresultatene indikerer at dansere ofte bestemmer seg for å fortsette å trene til tross for smertefølelse, noe som begrenser jevnheten i bevegelsene og fører til en ytterligere økning av stress. Svært fysisk aktive grupper av mennesker er mer utsatt for funksjonell dyspepsi (FD) og irritabel tarmsyndrom (IBS), som er korrelert med kronisk stress. Som et resultat av kronisk stress og aktivering av hypothalamus-hypofyse-binyreaksen (HPA), startes inflammatoriske prosesser i mage-tarmslimhinnen. Tilstedeværelsen av noradrenalin øker adhesjonen av bakterier og virus til epitelet, som igjen modulerer immunsystemet i tarmene og øker deres betennelse. Systemisk virkende kortisol forårsaker lekkasje av tight junctions (TJ) celler og en økning i permeabiliteten til tarmbarrieren. Betennelse stimulerer utskillelsen av kortisol, som setter i gang den videre syklusen av betennelse og svekkelse av tarmbarrierefunksjonen. Som en konsekvens virker cytokiner og inflammatoriske mediatorer som frigjøres i løpet av betennelse direkte på nerveendene som overfører disse afferente nervesignalene til hjernen, og blir en endogen stressor.

Når eksogene og endogene stressfaktorer overlapper hverandre, øker kroppens oppfatning av stress, noe som til slutt fører til psykologiske, fysiologiske og atferdsendringer.

Smerte og depresjon er vanlige komorbiditeter av nevropsykiatrisk opprinnelse. Et av kroppens reguleringssystemer, som i begge tilfeller er dysfunksjonelt, er det endocannabinoide systemet (ECS). Det har blitt antydet at disse sykdommene kan være forårsaket av intens og langvarig trening, som forstyrrer tarmbarrieren, forårsaker endringer i profilen til metabolitter og funksjonen til tarmmikrobiotaen. Overtrening fører til en økning i nivåene av kortisol, adrenalin og noradrenalin, og til translokasjon av lipopolysakkarid (LPS) utenfor tarmen, noe som øker konsentrasjonen av pro-inflammatoriske cytokiner i kroppen. Dette resulterer i dysregulering av balansen mellom serotonin (5-HT), dopamin (DA) og gamma-aminosmørsyre (GABA) og tretthet. Disse endringene fører til ytterligere aktivering av det endocannabinoide systemet og, på lang sikt, svekkelse av adaptive evner.

De nevromodulerende egenskapene til cannabinoidsystemet manifesteres f.eks. i kort- og langsiktig synaptisk plastisitet og modulering av smerteledning. Forskningsresultater indikerer at det endocannabinoide systemet, i tillegg til dets nøkkelrolle i å regulere tarmmotiliteten, også påvirker sekretoriske funksjoner i mage-tarmkanalen og integriteten til tarmepitelet, som kan være en alternativ måte å regulere immunsystemet og betennelser i tarmene.

Type 1 cannabinoidreseptorer (CB1) er lokalisert presynaptisk i cellemembranen til sentrale og perifere nervesystemneuroner, og deres aktivering hemmer frigjøringen av mange nevrotransmittere, dvs. acetylkolin, noradrenalin, dopamin, serotonin, glutamat og γ-aminosmørsyre. Type 2 cannabinoidreseptorer (CB2) finnes hovedsakelig på overflaten av celler i immunsystemet, spesielt B-lymfocytter, makrofager og monocytter. Aktiveringen deres hemmer frigjøring av pro-inflammatoriske cytokiner og øker frigjøringen av anti-inflammatoriske cytokiner.

Cannabinoidreseptorer finnes i både immunsystemet og fordøyelsessystemet. Endogene cannabinoider modifiserer kroppens respons på stress ved å påvirke hypothalamus hypofyse-binyreaksen (HPA). Stress fører til økt aktivitet av endocannabinoider som, hovedsakelig gjennom CB1 cannabinoidreseptorene, fører til hemming av frigjøring av kortikosteroider. I tillegg reduserer aktiveringen av CB1-reseptorer i mage-tarmkanalen intensiteten av smerteledning (nociception), som induseres ved aktivering, f.eks. TRPV1 vanilloide reseptorer. Det er vist at betennelse i tarmepitelet i mage-tarmkanalen forårsaker en økning i nevrale ledning av nevroner som inneholder CB1-reseptorer, noe som bidrar til en endring i andelen av disse reseptorene i forhold til TRPV1 lokalisert hovedsakelig i cellemembranen til dorsal rotganglion afferent (DRG). Som et resultat interagerer to forskjellige reseptorer og TRPV1-reseptoraktiviteten oppheves. Inflammatoriske mediatorer frigjort fra tarmepitelet stimulerer visceral smerte, mens aktivering av CB2-reseptorer sannsynligvis reduserer deres virkning.

Det er indikasjoner på at en kvalitativ og kvantitativ endring i tarmmikrobiotaen kan påvirke aktiviteten til endogene ligander og mediatorer i det endocannabinoide systemet (ECS). Selv om mekanismene for regulering av nivået av endocannabinoider og relaterte bioaktive lipider av utvalgte bakterier ikke er fullt ut forstått, har det vist seg at probiotisk tilskudd kan indusere en økning i konsentrasjonen av endogene cannabinoider, dvs. 2-AG, 2-OG (oleoylglycerol) ) og 2-PG (palmitoylglyserol). I et dyreforsøk reduserte bruken av monoacylglycerol lipase-hemming nedbrytningen av 2-AG, noe som reduserte endotoksemi og systemisk betennelse. I en annen studie endret slettingen av Myd88-genet som koder for TLR (toll-like receptor) reseptorproteinet i tarmepitelceller sammensetningen av tarmmikrobiotaen, reduserte syntesen av anandamid (AEA) og økte syntesen av antiinflammatoriske endocannabinoider. , slik som: 2-AG, 2-PG, 2 OG. Frigitte endocannabinoider med anti-inflammatoriske egenskaper har evnen til å aktivere såkalte orphan GPR119-reseptorer, som er assosiert med utskillelse av anti-inflammatoriske mediatorer. Dessuten er det vist at en økning i LPS-konsentrasjon induserer AEA-syntese og en reduksjon i fettsyreamidhydrolase (FAAH) i makrofager, samt en økning i AEA-produksjon i perifere lymfocytter, noe som kan være viktig for reguleringen av tarmbarrierefunksjonen og nivået av betennelse. Resultatene av studier utført på en musemodell avdekket viktigheten av tarmmikrobiotaen i reguleringen av ekspresjonen av NAPE-PLD-genet (fosfolipase D spesifikk for n-acylfosfatidyletanolamin), dvs. et enzym involvert i syntesen av anandamid og i den selektive reguleringen av CB1 mRNA-ekspresjon. I en overvektig musemodell ble det observert at administrering av et probiotikum reduserte ekspresjonsnivået av CB1-reseptor-mRNA mens det reduserte konsentrasjonen av AEA-ligand og økte ekspresjonen av FAAH-mRNA. I andre studier resulterte administrering av et probiotikum til mus i en reduksjon i konsentrasjonen av LPS i blodplasmaet, som korrelerte med både nivået av AEA og uttrykket av CB1 mRNA i tykktarmsepitelet. I in vitro- og in vivo-forsøk på dyremodeller har det blitt observert at CB2-reseptorer aktiveres når det oppstår ubalanse i det medfødte immunsystemet. NLRP3-inflammasomene undertrykkes av autofagi, en mekanisme som kan være involvert i undertrykkelse av betennelse og regulering av tarmbarrieren, f.eks. ved irritabel tarm-syndrom. En annen faktor som er en potensiell NLRP3-hemmer er den intestinale mikrobiota-metabolitten, butyrat, som tilhører de kortkjedede fettsyrene. Dens handling har en positiv effekt på funksjonene til tarmepitelcellene og stabiliteten til tarmbarrieren. I studier utført på bakteriefrie mus, etter at tarmmikrobiotaen ble overført, endret metabolismen av endocannabinoider i mage-tarmkanalen. Bruken av probiotisk terapi hos mus med tidligere indusert tarmdysbiose endret aktiveringen av endocannabinoidreseptorer, oppførselen til dyr og en reduksjon i tarmbetennelse. Andre forskningsresultater indikerer at hemming av CB1-reseptoren hos overvektige mus stimulerer sekresjonen av mucin, som er den primære kilden til næringsstoffer for utvikling av Akkermansia muciniphila. Denne observasjonen bekrefter resultatene av studier av andre forfattere, som viste muligheten for regulering av CB2-reseptorer av noen arter av tarmbakterier og den relaterte immunresponsen.

Mekanismene for overføring av inflammatoriske signaler fra tarmen til CNS er ikke fullstendig belyst. Resultatene av forskningen indikerer imidlertid at den systemiske betennelsen som følger med depressive symptomer er assosiert med endringer i økosystemet til tarmmikrobiotaen og produksjonen av SCFA og andre metabolitter av nevrobiologisk natur. Dessuten kan det også føre til endringer i syntesen og frigjøringen av endocannabinoider eller de metabolske veiene til tryptofan og kynurenin (KYN). Så langt har det blitt observert at det er en sammenheng mellom ECS og kynureninveien ved nevrologiske lidelser som epilepsi eller migrenehodepine, som er assosiert med overdreven cellestimulering og eksitotoksisitet. De siste forskningsresultatene indikerer muligheten for å modifisere transformasjonene av tryptofan og kynurenin ved probiotisk terapi.

Det er begrenset antall menneskelig forskning på rollen til tarmmikrobiotaen i moduleringen av ECS. Den tilgjengelige litteraturen mangler studier som beskriver forholdet mellom endringer i tarmmikrobiotaen og dens metabolom under påvirkning av målrettet, multi-stamme probiotisk terapi på responsen til endocannabinoidet og immunsystemet hos personer utsatt for høyt fysisk og psykisk stress. Observasjoner som vil bli gjort hos dansere supplert med et multi-stamme probiotikum som inneholder Lactobacillus helveticus Rosell-52 og Bifidobacterium longum Rosell-175 kan hjelpe til med å finne effektive verktøy i behandlingen av gastrointestinale lidelser og stress relatert til det. En potensiell mekanisme bak denne handlingen kan være gjenoppretting av den normale tarmmikrobiotaen og profilen til dens metabolitter, samt forbedring av tarmbarrieren og endocannabinoidfunksjonen.