Effekter av probiotika på synaptisk plastisitet under menstruasjonssyklusen

Den menneskelige mage-tarmkanalen (GI) består av billioner av bakteriestammer. Nylig arbeid har fokusert på å undersøke påvirkningen av tarmmikrobiotaen på prosesseringen og funksjonen til hjernen vår; dette er kjent som "tarm-hjerne-aksen". Tarmmikrobiotaen vår kan endres gjennom kosthold, antibiotika, prebiotika og probiotika (Hemarajata et al., 2013). Probiotika er levende mikroorganismer, som når de leveres i tilstrekkelige mengder, kan gi gunstige helseresultater til verten (Hill et al., 2014). Modulering av tarmmikrobiotaen vår gjennom probiotika kan forbedre vår emosjonelle tilstand (Bagga et al., 2018; Messaoudi et al., 2011; Tillisch et al., 2013), redusere smertefølsomhet (Weizman et al., 2016), forbedre kognitiv prosesser (Chung et al., 2014; Kim et al., 2020), øker nevrotransmitternivåer (Mittal et al., 2017) og endrer funksjonell tilkobling (Rode et al., 2022; Bagga et al., 2019). I tillegg regulerer probiotika østrogennivået (Guo et al., 2016; Urbaniak et al., 2016).

Østrogennivåer har blitt anerkjent å påvirke tarmmikrobiotaen. Tarmen produserer β-glukuronidaser som er enzymet som kreves for å bryte ned konjugert østrogen til sin aktive form (Dabek et al., 2008; Ervin et al., 2019). Lav β-glukuronidaseproduksjon forekommer i nærvær av reduserte nivåer av bakteriediversitet i tarmen. Konsekvensen av de lave β-glukuronidasene er en reduksjon i aktive former for østrogen (Siddiqui et al., 2022; Pugh et al., 2021; Kwa et al., 2016, Baker et al., 2017). Videre øker gastrointestinale symptomer under menstruasjon (Pugh et al., 2021). Sist, irritabel tarm-syndrom er mer utbredt hos kvinner, noe som indikerer en mulig rolle av kjønnshormoner i forhold til tarmmikrobiomet (Pugh et al., 2021).

Østrogen har vist seg å påvirke nevral aktivitet, hukommelse og kognisjon (Inghilleri et al., 2004; Luine 2014). EEG hjerneaktivitet ble samlet inn fra kvinner i follikulær og luteal fase (Brotzner et al., 2014). Når østrogennivået var høyest, var individuelle alfafrekvensoscillasjoner (IAF) lavest (Brotzner et al., 2014), sistnevnte er assosiert med redusert kognisjon og arbeidsminne (Li et al., 2023). I tillegg ble østrogen funnet å redusere avfyringsterskelen i noen nevroner som kan fremme eksitabilitet i cortex (Gregory et al., 2019). Motsatt er høye progesteronnivåer kjent for å øke GABA-aktiviteten som reduserer nevral aktivitet (Guennoun et al., 2015). Videre ble en 5Hz repeterende transkraniell magnetisk stimulering (rTMS) protokoll levert over den motoriske cortex under tidlig og sen follikulær fase (Inghilleri et al., 2004). Kortikospinal aktivitet ble økt når østradiolnivåene var høyest (Inghilleri et al., 2004), noe som viser sammenhengen mellom østradiol og synaptisk plastisitet.

Samlet antyder litteraturen at kvinner kan ha redusert kapasitet for synaptisk plastisitet under lutealfasen når østradiolnivåene er lave. Å introdusere et probiotikum vil øke β-glukuronidaser som fører til større tilgjengelighet av sirkulerende østrogen som bør fremme synaptisk plastisitet. Det antas at økninger i synaptisk plastisitet vil forekomme i follikkel- og lutealfasen i nærvær av probiotika. Denne studien tar sikte på 1) å finne ut om probiotika kan øke tilbøyeligheten til synaptisk plastisitet hos kvinner og 2) å finne ut om det er forskjeller i tilbøyeligheten til plastisitet avhengig av fasen av menstruasjonssyklusen.

Metoder:

Deltakerne vil bli randomisert til gruppe A eller gruppe B. Tjue deltakere vil være i gruppe A og 20 deltakere vil være i gruppe B. Hvis de blir randomisert til gruppe A, vil alle besøk bli gjennomført mellom dag 6-9 (midtfollikulær fase) når østradiolnivåene er høyest. Hvis de blir randomisert til gruppe B, vil alle besøk bli utført i løpet av dag 19-23 (midt-luteal fase) når progesteronnivået er høyest. Dette vil være en randomisert, crossover, dobbeltmasket studie der deltakerne vil motta både ekte probiotisk og placebo probiotika i 28 dager. Vurderinger vil bli innhentet i løpet av fire besøk (før og etter hver intervensjon, atskilt med en 28 dagers utvasking). Apoteket McMaster University Medical Center (MUMC) vil være ansvarlig for utarbeidelsen av de blindede probiotikasettene og randomiseringsplanen. Probiotikaet som brukes vil være et kommersielt tilgjengelig produkt kalt Progressive Perfect Probiotic (https://www.progressivenutriional.com/products/perfect-probiotic-120-billion).

Følgende avhengige mål vil bli brukt: Aktiv motorisk terskel, Hvilemotorisk terskel, kort intervall intrakortikal inhibering, motorisk fremkalte potensialer.

Disse tiltakene vil bli tatt før og etter en synaptisk plastisitetsinduserende protokoll

For å vurdere synaptisk plastisitet, vil repeterende TMS bli utført ved å bruke en 70 mm indre diameter på åtte-spolen med en Magstim Super Rapid2 Plus-stimulator (Magstim, Whitland, Storbritannia). Bifasiske magnetiske pulser vil bli levert over det primære motoriske området av den dominerende halvkulen for å finne den optimale posisjonen for å fremkalle en MEP i den kontralaterale APB-muskelen. Intermittent theta burst stimulation (iTBS) protokoll vil bli levert ved bruk av bifasiske pulser i burst av tre pulser levert i 6Hz tog som vil vare 2s, dette vil bli fulgt av 8s uten puls levert. iTBS vil bli gjentatt for totalt 612 pulser ved 80 % av AMT (Fassett et al., 2017).