Влияние пробиотиков на синаптическую пластичность во время менструального цикла

Желудочно-кишечный тракт человека состоит из триллионов бактериальных штаммов. Недавние работы были сосредоточены на изучении влияния микробиоты кишечника на обработку и функцию нашего мозга; это известно как «ось кишечник-мозг». Нашу кишечную микробиоту можно изменить с помощью диеты, антибиотиков, пребиотиков и пробиотиков (Hemarajata et al., 2013). Пробиотики — это живые микроорганизмы, которые при доставке в достаточных количествах могут принести пользу организму-хозяину (Hill et al., 2014). Модуляция кишечной микробиоты с помощью пробиотиков может улучшить наше эмоциональное состояние (Bagga et al., 2018; Messaoudi et al., 2011; Tillisch et al., 2013), снизить болевую чувствительность (Weizman et al., 2016), улучшить когнитивные функции. процессы (Chung et al., 2014; Kim et al., 2020), повышают уровни нейромедиаторов (Mittal et al., 2017) и изменяют функциональные связи (Rode et al., 2022; Bagga et al., 2019). Кроме того, пробиотики регулируют уровень эстрогена (Guo et al., 2016; Urbaniak et al., 2016).

Установлено, что уровень эстрогена влияет на микробиоту кишечника. Кишечник вырабатывает β-глюкуронидазу — фермент, необходимый для расщепления конъюгированного эстрогена в его активную форму (Dabek et al., 2008; Ervin et al., 2019). Низкая продукция β-глюкуронидазы возникает при снижении уровня бактериального разнообразия в кишечнике. Следствием низкого уровня β-глюкуронидазы является снижение активных форм эстрогена (Siddiqui et al., 2022; Pugh et al., 2021; Kwa et al., 2016, Baker et al., 2017). Кроме того, желудочно-кишечные симптомы усиливаются во время менструации (Pugh et al., 2021). Наконец, синдром раздраженного кишечника более распространен у женщин, что указывает на возможную роль половых гормонов в отношении микробиома кишечника (Pugh et al., 2021).

Было обнаружено, что эстроген влияет на нервную активность, память и когнитивные функции (Inghilleri et al., 2004; Luine 2014). ЭЭГ активности мозга собирали у женщин в фолликулярной и лютеиновой фазе (Бротцнер и др., 2014). Когда уровень эстрогена был самым высоким, отдельные колебания альфа-частоты (IAF) были самыми низкими (Brotzner et al., 2014), последнее связано со снижением когнитивных функций и рабочей памяти (Li et al., 2023). Кроме того, было обнаружено, что эстроген снижает порог срабатывания в некоторых нейронах, что может способствовать возбудимости коры головного мозга (Грегори и др., 2019). И наоборот, известно, что высокие уровни прогестерона повышают активность ГАМК, что снижает нервную активность (Guennoun et al., 2015). Кроме того, протокол повторяющейся транскраниальной магнитной стимуляции (тМС) частотой 5 Гц воздействовал на моторную кору во время ранней и поздней фолликулярной фазы (Inghilleri et al., 2004). Кортикоспинальная активность повышалась, когда уровни эстрадиола были самыми высокими (Inghilleri et al., 2004), что указывает на связь между эстрадиолом и синаптической пластичностью.

В целом литература предполагает, что у женщин может быть снижена способность к синаптической пластичности во время лютеиновой фазы, когда уровень эстрадиола низкий. Введение пробиотика увеличит уровень β-глюкуронидазы, что приведет к большей доступности циркулирующего эстрогена, который должен способствовать синаптической пластичности. Предполагается, что увеличение синаптической пластичности будет происходить в фолликулярной и лютеиновой фазе в присутствии пробиотиков. Целью данного исследования является 1) определить, могут ли пробиотики повышать склонность к синаптической пластичности у женщин и 2) определить, существуют ли различия в склонности к пластичности в зависимости от фазы менструального цикла.

Методы:

Участники будут рандомизированы в группу A или группу B. Двадцать участников будут в группе A и 20 участников в группе B. Если рандомизировано в группу A, все посещения будут проводиться в период с 6 по 9 день (средняя фолликулярная фаза), когда уровень эстрадиола самый высокий. При рандомизации в группу B все визиты будут проводиться в течение 19–23 дней (средняя лютеиновая фаза), когда уровни прогестерона самые высокие. Это будет рандомизированное перекрестное исследование с двойной маской, в ходе которого участники будут получать как настоящий пробиотик, так и пробиотик-плацебо в течение 28 дней. Оценки будут получены во время четырех посещений (до и после каждого вмешательства, разделенных 28-дневным отмыванием). Аптека Медицинского центра Университета Макмастера (MUMC) будет отвечать за подготовку слепых наборов пробиотиков и график рандомизации. В качестве пробиотика будет использоваться коммерчески доступный продукт под названием Progressive Perfect Probiotic (https://www.progressivenutritional.com/products/perfect-probiotic-120-billion).

Будут использованы следующие зависимые меры: активный моторный порог, моторный порог покоя, короткоинтервальное внутрикорковое торможение, моторные вызванные потенциалы.

Эти меры будут приняты до и после протокола, индуцирующего синаптическую пластичность.

Для оценки синаптической пластичности будет проводиться повторяющаяся ТМС с использованием катушки в форме восьмерки с внутренним диаметром 70 мм и стимулятора Magstim Super Rapid2 Plus (Magstim, Уитленд, Великобритания). Двухфазные магнитные импульсы будут подаваться на первичную двигательную область доминантного полушария, чтобы найти оптимальное положение для активации МВП в контрлатеральной мышце APB. Протокол прерывистой тета-стимуляции (iTBS) будет осуществляться с использованием двухфазных импульсов в виде серии из трех импульсов, подаваемых сериями с частотой 6 Гц, которые будут длиться 2 секунды, после чего последуют 8 секунд без подачи импульса. iTBS будет повторяться в общей сложности 612 импульсов при 80% АМТ (Fassett et al., 2017).