Badania kliniczne dotyczące związku między rytmem okołodobowym a mikroflorą jelitową u pacjentów z TBI

Neuronaukowcy badają powiązania między drobnoustrojami jelitowymi a rozwojem mózgu. Ogólne rusztowanie osi mikroflory mózgowo-jelitowej obejmuje ośrodkowy układ nerwowy (OUN), układ neuroendokrynny i neuroimmunologiczny, współczulne i przywspółczulne ramiona autonomicznego układu nerwowego (ANS), jelitowy układ nerwowy (ENS) i oczywiście mikroflorę jelitową. Składniki te wchodzą w interakcję, tworząc złożoną sieć odruchową z włóknami doprowadzającymi, które wystają do integracyjnych struktur OUN i projekcjami odprowadzającymi do mięśni gładkich. Mikrobiota jelitowa reguluje homeostazę jelitową i pozajelitową. Coraz więcej dowodów sugeruje, że mikroflora jelitowa może również regulować funkcje i zachowanie mózgu. Wyniki badań na modelach zwierzęcych wskazują, że zaburzenia składu i funkcjonalności niektórych członków mikrobiomu są związane z zaburzeniami neurofizjologicznymi, co potwierdza ideę osi mikrobiota-jelito-mózg oraz rolę mikrobiomu jako „strażnika pokoju” w zdrowiu mózgu. Teraz jest jasne, że komunikacja między jelitami a mózgiem jest dwukierunkowa. Z jednej strony zmiany w społeczności drobnoustrojów wpływają na zachowanie. Z drugiej strony, zaburzenia zachowania zmieniają skład mikroflory jelitowej. Ponieważ zmiany w składzie mikroflory jelitowej są związane ze zmianami behawioralnymi i poznawczymi, zdrowa społeczność mikroflory jest niezbędna do prawidłowej regulacji osi mikrobiota-jelito-mózg. Wśród potencjalnych czynników regulujących tę oś, głównymi mediatorami mogą być metabolity drobnoustrojów.

Każdego roku w wielu krajach dochodzi do siedmiu milionów urazowych uszkodzeń mózgu (TBI). Jednym z najczęstszych następstw u pacjentów narażonych na TBI jest zakłócony sen, który jest szczególnie częsty po łagodnym TBI. A innym jest zaburzenie funkcji jelit.

Sen jest regulowany przez skomplikowaną zależność między homeostazą snu i czuwania a rytmami okołodobowymi w organizmie. Rytmy te są w dużej mierze kontrolowane przez jądro nadskrzyżowaniowe (SCN) przedniego podwzgórza. Geny zegarowe tworzą maszynerię molekularną tego systemu okołodobowego, działającą poprzez autoregulacyjne pętle sprzężenia zwrotnego.

Wśród tkanek obwodowych kręgowców, które wyrażają rytmy dobowe, jest układ pokarmowy, który wykazuje rytmy dobowe w ekspresji genów (w tym genów zegara), ruchliwości i wydzielaniu in vivo i in vitro. Rytmy te zależą od opatentowanego zegara molekularnego i są również koordynowane przez sygnał wejściowy SCN za pośrednictwem współczulnego układu nerwowego.

Pojawiająca się rola mikrobiomu jelitowego jako ważnego modulatora funkcji przewodu pokarmowego obejmuje ostatnio rolę rytmów okołodobowych. Ostatnie badania sugerują, że sygnalizacja mikrobiologiczna odgrywa kluczową rolę w utrzymaniu homeostazy funkcji jelit wraz z mechanizmem okołodobowym gospodarza.