Rola osi mikrobiota-jelito-mózg w rozwoju mózgu i zdrowiu psychicznym

Zaburzenia lękowe są wyniszczającymi stanami, które niosą ze sobą ogromne koszty indywidualne, społeczne i ekonomiczne. Na przykład oszacowano, że utrzymujące się przez całe życie problemy ze zdrowiem psychicznym kosztują brytyjskiego podatnika 8,6 miliarda funtów rocznie. Wiele problemów ze zdrowiem psychicznym ma swój początek w okresie przejściowym od okresu dojrzewania do wczesnej dorosłości, prawdopodobnie w wyniku złożonych i równoczesnych zmian hormonalnych, genetycznych, dojrzewania mózgu i społecznych w tym okresie. Badania wykazały, że rozwój i dojrzewanie mózgu rozciąga się na trzecią dekadę życia, a wzorce aktywacji mózgu w późnym okresie dojrzewania i wczesnej dorosłości nadal znacznie różnią się od dojrzałych dorosłych. W ostatnich latach mikrobiom stał się nowym i ważnym czynnikiem, który może zwiększać ryzyko dla zdrowia psychicznego jednostki. Jelito i mózg są ściśle połączone poprzez oś jelitowo-mózgową, która obejmuje dwukierunkową komunikację poprzez szlaki nerwowe, hormonalne i immunologiczne. Badania zarówno na ludziach, jak i na modelach zwierzęcych podkreśliły również ważną rolę, jaką mikroflora jelitowa odgrywa w regulacji mózgu, późniejszych zachowaniach, a zwłaszcza w zachowaniach przypominających lęk. Co najważniejsze, wykazano, że okres dojrzewania może być krytycznym oknem w rozwoju, w którym mikroflora pomaga precyzyjnie dostroić oś jelitowo-mózgową związaną z reakcjami na stres i lękiem.

Zaproponowane tutaj badania będą dotyczyć roli osi mikrobiota-jelito-mózg w rozwoju mózgu i zdrowiu psychicznym. W szczególności naukowcy zbadają wpływ przyjmowania prebiotyków na zdrowie psychiczne i dobre samopoczucie w późnym okresie dojrzewania/wczesnej dorosłości, ze szczególnym naciskiem na pobudliwość korową i łączność w sieci mózgowej regulującej emocje.

Badania te rozszerzą wcześniejsze badania interakcji jelitowo-mózgowych na ostatnie lata okresu dojrzewania. Okres dorastania jest ważny nie tylko ze względu na dostrajanie sieci regulacji emocji, ale także, jak wykazano w ostatnich pracach, ma kluczowe znaczenie dla ustanowienia zdrowych wzorców komunikacji jelitowo-mózgowej. W szczególności tutaj zbadamy, w jaki sposób przyjmowanie prebiotyków (galaktooligosacharydów) przez 4 tygodnie wpływa na funkcjonowanie poznawcze, samopoczucie psychiczne i podstawowe sieci mózgowe w próbie 120 studentek (w wieku 18-25 lat). W szczególności proponowane badania mają dwa główne cele:

1. Zbadanie, w jaki sposób spożycie prebiotyków wpływa na pobudliwość i plastyczność kory mózgowej, takie jak hamujący poziom GABA/pobudzającego glutaminianu w kluczowych sieciach mózgowych odpowiedzialnych za regulację emocji.
2. Zbadanie, w jaki sposób spożycie prebiotyków wpływa na funkcjonowanie psychiczne i samopoczucie, w szczególności w odniesieniu do lęku i zdolności kontrolowania myśli.

120 uczestników zostanie podzielonych na dwie grupy po 60 uczestników, grupy będą dobrane pod względem wieku, ręczności oraz statusu społeczno-ekonomicznego. W każdym czasie testowania (czas 1, 2 i 3) uczestnicy z obu grup zostaną poddani kompleksowym testom behawioralnym i psychologicznym w celu ustalenia podstawowych wskaźników funkcjonowania poznawczego i samopoczucia psychicznego (takich jak poziom lęku).

Każdy uczestnik zostanie również poproszony o pobranie próbki kału w domu w celu sekwencjonowania 16s rRNA mikrobiomu w obu terminach badania. Grupa 1 będzie otrzymywać dzienną dawkę GOS przez 4 tygodnie, podczas gdy grupa 2 będzie otrzymywać placebo przez ten sam okres. Ponadto uczestnicy z obu grup wezmą również udział w sesji obrazowania mózgu, aby ocenić wpływ przyjmowania suplementów prebiotycznych na funkcjonalną reakcję sieci mózgowych regulujących emocje.

W tym badaniu naukowcy przewidują, że grupa interwencyjna wykaże poprawę zmiennych behawioralnych i psychologicznych związanych z regulacją emocji i lękiem w porównaniu z grupą placebo (Hipoteza 1). Prognozy przewidują również zmniejszenie pobudliwości w podstawowych obszarach mózgu regulujących emocje, takich jak ciało migdałowate i kora przedczołowa, co oceniono za pomocą spektroskopii rezonansu magnetycznego 1H (hipoteza 2).