Effekter av probiotika på synaptisk plasticitet under menstruationscykeln

Den mänskliga mag-tarmkanalen (GI) består av biljoner bakteriestammar. Det senaste arbetet har fokuserat på att undersöka inverkan av tarmmikrobiotan på vår hjärnas bearbetning och funktion; detta är känt som "tarm-hjärnaxeln". Vår tarmmikrobiota kan förändras genom diet, antibiotika, prebiotika och probiotika (Hemarajata et al., 2013). Probiotika är levande mikroorganismer som, när de levereras i tillräckliga mängder, kan erbjuda fördelaktiga hälsoresultat för värden (Hill et al., 2014). Modulering av vår tarmmikrobiota genom probiotika kan förbättra vårt känslomässiga tillstånd (Bagga et al., 2018; Messaoudi et al., 2011; Tillisch et al., 2013), minska smärtkänsligheten (Weizman et al., 2016), förbättra kognitiva processer (Chung et al., 2014; Kim et al., 2020), ökar neurotransmittornivåerna (Mittal et al., 2017) och förändrar funktionella anslutningar (Rode et al., 2022; Bagga et al., 2019). Dessutom reglerar probiotika östrogennivåer (Guo et al., 2016; Urbaniak et al., 2016).

Östrogennivåer har visat sig påverka tarmmikrobiotan. Tarmen producerar β-glukuronidaser som är det enzym som krävs för att bryta ned konjugerat östrogen till dess aktiva form (Dabek et al., 2008; Ervin et al., 2019). Låg β-glukuronidasproduktion sker i närvaro av minskade nivåer av bakteriediversitet i tarmen. Konsekvensen av de låga β-glukuronidaserna är en minskning av aktiva former av östrogen (Siddiqui et al., 2022; Pugh et al., 2021; Kwa et al., 2016, Baker et al., 2017). Vidare ökar gastrointestinala symtom under menstruation (Pugh et al., 2021). Sist, irritabel tarm-syndrom är vanligare hos kvinnor, vilket indikerar en möjlig roll för könshormoner i förhållande till tarmmikrobiomet (Pugh et al., 2021).

Östrogen har visat sig påverka neural aktivitet, minne och kognition (Inghilleri et al., 2004; Luine 2014). EEG-hjärnaktivitet samlades in från kvinnor i deras follikulära och luteala fas (Brotzner et al., 2014). När östrogennivåerna var som högst var individuella alfafrekvensoscillationer (IAF) lägst (Brotzner et al., 2014), det senare är förknippat med nedsatt kognition och arbetsminne (Li et al., 2023). Dessutom befanns östrogen minska avfyrningströskeln i vissa neuroner, vilket kan främja excitabilitet i cortex (Gregory et al., 2019). Omvänt är höga progesteronnivåer kända för att öka GABA-aktiviteten vilket minskar neural aktivitet (Guennoun et al., 2015). Dessutom levererades ett 5Hz repetitiv transkraniell magnetisk stimulering (rTMS) protokoll över den motoriska cortexen under den tidiga och sena follikulära fasen (Inghilleri et al., 2004). Kortikospinalaktiviteten ökade när östradiolnivåerna var högst (Inghilleri et al., 2004), vilket visar sambandet mellan östradiol och synaptisk plasticitet.

Sammantaget tyder litteraturen på att kvinnor kan ha en minskad förmåga till synaptisk plasticitet under lutealfasen när östradiolnivåerna är låga. Introduktion av ett probiotikum kommer att öka β-glukuronidaser vilket leder till större tillgänglighet av cirkulerande östrogen vilket borde främja synaptisk plasticitet. Det antas att ökningar i synaptisk plasticitet kommer att ske i follikulär och luteal fas i närvaro av probiotika. Denna studie syftar till 1) att avgöra om probiotika kan öka benägenheten för synaptisk plasticitet hos kvinnor och 2) att avgöra om det finns skillnader i benägenheten för plasticitet beroende på fasen av menstruationscykeln.

Metoder:

Deltagarna kommer att randomiseras till grupp A eller grupp B. Tjugo deltagare kommer att vara i grupp A och 20 deltagare kommer att ingå i grupp B. Om de slumpas in i grupp A kommer alla besök att genomföras mellan dag 6-9 (mittfollikulär fas) då östradiolnivåerna är högst. Om de slumpas till grupp B kommer alla besök att genomföras under dag 19-23 (mellanlutealfasen) när progesteronnivåerna är som högst. Detta kommer att vara en randomiserad, crossover, dubbelmaskerad studie där deltagarna kommer att få både riktig probiotika och placebo probiotika i 28 dagar. Bedömningar kommer att inhämtas under fyra besök (före och efter varje intervention, åtskilda av en 28 dagars tvättning). Apoteket McMaster University Medical Center (MUMC) kommer att ansvara för beredningen av de blindade probiotiska kiten och randomiseringsschemat. Probiotikan som används kommer att vara en kommersiellt tillgänglig produkt som kallas Progressive Perfect Probiotic (https://www.progressivenutriional.com/products/perfect-probiotic-120-billion).

Följande beroende mått kommer att användas: Aktivt motoriskt tröskelvärde, Viltmotoriskt tröskelvärde, kortintervall intrakortikal hämning, motorisk framkallade potentialer.

Dessa åtgärder kommer att vidtas före och efter ett synaptisk plasticitetsinducerande protokoll

För att bedöma synaptisk plasticitet kommer repetitiv TMS att utföras med hjälp av en 70 mm innerdiameter på åtta-spolen med en Magstim Super Rapid2 Plus-stimulator (Magstim, Whitland, Storbritannien). Bifasiska magnetiska pulser kommer att levereras över det primära motoriska området av den dominanta hemisfären för att hitta den optimala positionen för att framkalla en MEP i den kontralaterala APB-muskeln. Intermittent theta burst stimulation (iTBS) protokoll kommer att levereras med hjälp av bifasiska pulser i skur av tre pulser levererade i 6Hz tåg som kommer att pågå i 2s, detta kommer att följas av 8s utan puls levererad. iTBS kommer att upprepas för totalt 612 pulser vid 80 % av AMT (Fassett et al., 2017).