Rollen för mikrobiota-tarm-hjärna-axeln i hjärnans utveckling och mental hälsa

Ångestsyndrom är försvagande tillstånd som medför enorma individuella, sociala och ekonomiska kostnader. Till exempel har det uppskattats att livslånga ihållande psykiska problem kostar den brittiska skattebetalaren 8,6 miljarder pund årligen. Många psykiska problem uppstår under övergångsperioden från tonåren till tidig vuxen ålder, möjligen ett resultat av de komplexa och samtidiga hormonella, genetiska, hjärnmognads- och sociala förändringarna under denna period. Forskning har visat att hjärnans utveckling och mognad sträcker sig långt in i livets tredje decennium och att hjärnaktiveringsmönster under sen tonår och tidig vuxen ålder fortfarande skiljer sig markant från mogna vuxna. Under de senaste åren har mikrobiomet dykt upp som en ny och viktig faktor som kan öka den psykiska hälsorisken för en individ. Tarmen och hjärnan är intimt sammankopplade via tarm-hjärnans axel, vilket innebär dubbelriktad kommunikation via neurala, endokrina och immunbanor. Forskning i både mänskliga och djurmodeller har också belyst den viktiga roll som tarmmikrobiota spelar för att reglera hjärnan, efterföljande beteende, och särskilt i ångestliknande beteende. Viktigast av allt, det har visat sig att tonåren kan vara ett kritiskt fönster under utvecklingen där mikrobiota hjälper till att finjustera tarm-hjärnaxeln relaterad till stressreaktioner och ångest.

Den forskning som föreslås här kommer att undersöka rollen av mikrobiota-tarm-hjärna-axeln i hjärnans utveckling och mental hälsa. Specifikt kommer forskarna att undersöka effekten av prebiotikaintag på mental hälsa och välbefinnande i sen tonåren/tidig vuxen ålder, med särskilt fokus på kortikal excitabilitet och anslutning i det känsloreglerande hjärnnätverket.

Denna forskning kommer att utöka tidigare forskning om interaktioner mellan tarm och hjärna till de sista åren av tonåren. Ungdomsperioden är inte bara viktig när det gäller finjustering av känsloregleringsnätverk, utan också, som har visats i nyare arbeten, avgörande för att etablera hälsosamma kommunikationsmönster mellan tarm och hjärna. Specifikt kommer vi här att undersöka hur prebiotikaintag (Galakto-oligosackarider) under 4 veckor påverkar kognitiv funktion, psykologiskt välbefinnande och de underliggande hjärnnätverken i ett urval av 120 kvinnliga studenter (i åldern 18-25 år). Specifikt har den föreslagna forskningen två huvudsyfte:

1. För att undersöka hur intag av prebiotika påverkar kortikal excitabilitet och plasticitet, såsom hämmande GABA/excitatoriska glutamatnivåer i viktiga känsloreglerande hjärnnätverk.
2. Att undersöka hur prebiotiskt intag påverkar psykologisk funktion och välbefinnande, särskilt med avseende på ångest och tankekontroll.

120 deltagare kommer att delas upp i två grupper om 60 deltagare, grupper kommer att matchas för ålder, handenhet och socioekonomisk status. Vid varje testtillfälle (tid 1, 2 och 3) kommer deltagarna i båda grupperna att genomgå omfattande beteendemässiga och psykologiska tester för att fastställa baslinjemått på kognitiv funktion och psykologiskt välbefinnande (som ångestnivåer).

Varje deltagare kommer också att uppmanas att samla in ett avföringsprov hemma för 16s rRNA-sekvensering av mikrobiomet vid båda testtiderna. Grupp 1 kommer att få en daglig dos av GOS under 4 veckor, medan grupp 2 kommer att få placebo under samma period. Dessutom kommer deltagare från endera gruppen också att delta i en hjärnavbildningssession för att bedöma effekten av intag av prebiotiska tillskott på den funktionella känsligheten hos känsloreglerande hjärnnätverk.

För denna studie förutspår forskarna att interventionsgruppen kommer att visa förbättringar i beteendemässiga och psykologiska variabler relaterade till känsloreglering och ångest i jämförelse med placebogruppen (hypotes 1). Förutsägelser förväntar sig också att observera minskad excitabilitet i centrala känsloreglerande hjärnregioner som amygdala och prefrontal cortex, som bedömts via 1H-magnetresonansspektroskopi (hypotes 2).