Den kliniska forskningen om förhållandet mellan dygnsrytm och tarmmikrobiota hos TBI-patienter

Neuroforskare undersöker sambanden mellan tarmmikrober och hjärnans utveckling. Den allmänna byggnadsställningen för den hjärna-tarm-enteriska mikrobiotaaxeln inkluderar det centrala nervsystemet (CNS), de neuroendokrina och neuroimmuna systemen, de sympatiska och parasympatiska armarna i det autonoma nervsystemet (ANS), det enteriska nervsystemet (ENS) och naturligtvis tarmmikrobiotan. Dessa komponenter samverkar för att bilda ett komplext reflexnätverk med afferenta fibrer som projicerar till integrerande CNS-strukturer och efferenta projektioner till den glatta muskulaturen. Tarmmikrobiota reglerar intestinal och extraintestinal homeostas. Ackumulerande bevis tyder på att tarmmikrobiotan också kan reglera hjärnans funktion och beteende. Resultat från djurmodeller indikerar att störningar i sammansättningen och funktionaliteten hos vissa mikrobiotamedlemmar är förknippade med neurofysiologiska störningar, vilket stärker idén om en mikrobiota-tarm-hjärna-axel och mikrobiotans roll som en "fredsbevarare" i hjärnans hälsa. Det är nu klart att kommunikationen mellan tarm och hjärna är dubbelriktad. Å ena sidan påverkar förändringar i det mikrobiella samhället beteendet. Å andra sidan förändrar beteendestörningar sammansättningen av tarmmikrobiotan. Eftersom förändringar i sammansättningen av tarmmikrobiotan är förknippade med beteendemässiga och kognitiva förändringar, är en frisk mikrobiotagemenskap avgörande för en normal reglering av mikrobiota-tarm-hjärnans axel. Bland de potentiella faktorerna som reglerar axeln kan mikrobiella metaboliter vara de viktigaste mediatorerna.

Sju miljoner traumatiska hjärnskador (TBI) inträffar varje år i många länder. En av de vanligaste följdsjukdomarna hos patienter som utsätts för TBI är störd sömn, vilket är särskilt vanligt efter mild TBI. Och en annan är tarmfunktionsstörning.

Sömnen styrs av det invecklade samspelet mellan sömnvakens homeostas och dygnsrytmer i kroppen. Dessa rytmer styrs till stor del av den suprachiasmatiska kärnan (SCN) i den främre hypotalamus. Klockgener bildar det molekylära maskineriet i detta dygnssystem, som fungerar via autoregulatoriska återkopplingsslingor.

Bland ryggradsdjurens perifera vävnader som uttrycker dygnsrytm är mag-tarmsystemet, som uppvisar dygnsrytm i genuttryck (inklusive klockgener), motilitet och sekretion in vivo och in vitro. Dessa rytmer är beroende av en patenterad molekylär klocka och de koordineras också av SCN-input via det sympatiska nervsystemet.

Tarmmikrobiomets framväxande roll som en viktig modulator av gastrointestinala funktioner har nyligen inkluderat rollen som dygnsrytm. Nyligen genomförda studier har föreslagit att mikrobiell signalering spelar en avgörande roll i homeostatiskt underhåll av tarmfunktionen tillsammans med värdens dygnsrytmmekanism.