A bélbaktériumok köze van-e az autizmushoz Egészségügyi ipar BW
Fő navigáció
Az autista emberek bélében más mikroorganizmusok vannak, mint a nem autistákban. A kutatók azt gyanítják, hogy a bélflóra zavara részt vesz az agy fejlődési rendellenességeiben, például az autizmusban. A metaproteomika kialakulóban lévő új területe fényt vethet a sötétségbe. Prof. Dr. által vezetett csapat A tübingeni Boris Macek autista viselkedésű egerek székletében vizsgálta a baktériumfehérje-készletet.
Újabban kutatók kimutatták, hogy az aszeptikus egereknél autizmus-szerű tünetek jelentkeznek, amikor az autisták átültetik a székletet. Ezzel szemben egy első kis tanulmányban úgy tűnik, hogy az egészséges emberek székletéből származó bélflóra enyhíti az autista gyermekek viselkedési rendellenességeit és gyakori gyomor-bélrendszeri panaszait 2. Még akkor is, ha ezek az eredmények, amelyeket még meg kell erősíteni, ígéretesek: "Még mindig nem tudjuk pontosan, hogy a bélflóra milyen hatással lehet a tünetekre molekuláris szinten" - mondja Boris Macek, a Proteom Centrum Tübingen (PCT) vezetője.
Régóta ismert, hogy a bél mikrobioma minden baktériummal és más, a bélben kolonizáló mikroorganizmussal emészthetetlen táplálékot hasít fel, erősíti az immunrendszert és véd a kórokozóktól. Viszonylag új megállapítás az a tény, hogy a béllakók az agyval is kommunikálnak. A bélbaktériumok metabolikus termékeket bocsátanak ki, aktiválják vagy gátolják a gyulladásos folyamatokat, sőt neurotranszmittereket is termelnek. Az agy vezetéke valószínűleg átmegy a véráramon, az immunrendszeren és a belet körülvevő idegfonaton 3 .
A bél jobban átjárja a baktériumokat
Az autizmus spektrum rendellenességekre hajlamos emberek megváltozott bélflóra hatására a belek jobban átjárhatóvá válhatnak a baktériumok számára 4. Az egyik hipotézis szerint ez tudatalatti krónikus gyulladáshoz vezethet a belekben, de az agyban is. Ez pedig befolyásolhatja az autizmus tüneteinek korai kialakulását és súlyosságát, például a társadalmi kötelékek kialakításának képtelenségét vagy a sztereotip viselkedést. Ilyen gyulladást már kimutattak olyan fejlődési rendellenességeknél, mint az autizmus.
Macek, valamint az angliai, francia és spanyol kutatók az e mNeuroINF egérmodellekkel kapcsolatos projektben ennek a hipotézisnek a mélyére kerültek. Macek csapata elemezte az egerek székletéből származó metaproteómot, vagyis a székletben található összes mikrobiális fehérjét. Az egerek Down-szindróma és törékeny X-szindróma állatok, amelyekben az agy fejlődése is zavart bizonyos genetikai hibák miatt, és amelyek párhuzamosak az autizmussal.
A szóban forgó betegségre jellemző tünetek mellett az egerek és az ilyen hibákkal küzdő emberek autista magatartást, megváltozott bélflóra és agyi gyulladást is mutatnak. "Nincs sok egérmodell az autizmus számára" - magyarázza Macek a választást. Nem minden autizmus egyforma, inkább eltérő rendű tünetekkel járó rendellenességek spektruma. Valami ilyesmit nehéz újrateremteni, ha még nem ismeri az okokat.
A glutamát zavarhatja az agy fejlődését
Mindazonáltal a tübingeni kutatók érdekes felfedezést tettek, amely az autizmusra is vonatkozhat: „A Down-szindrómás egerek esetében a normálisan fejlett egerekhez képest azt láttuk, hogy a glutamátot termelő enzimeket szabályozzák, és a glutamátot lebontó enzimeket szabályozzák. vannak ”- mondja Macek. Ez megfelel egy korábbi tanulmánynak, amely szerint az autista gyermekek vérében megemelkedett a glutamát szintje 5. A glutamát fontos gerjesztő neurotranszmitter az agyban, de nagy mennyiségben károsítja az idegsejteket, és a neuronális fejlődési rendellenességek lehetséges okaként tárgyalják.
A proteomkutatók a két egérmodell egyik székletmintájában sem találtak közvetlen bizonyítékot olyan szabályozatlan fehérjékre, amelyek szerepet játszanak az immunválaszban. Sejtkultúrák segítségével azonban képesek voltak megmutatni, hogy a bélből származó mikrobiális anyagcsere-termékek mindenképpen befolyásolhatják az agy gyulladását. Például a trimetilamin, amelyet gyakran nyernek, ha az ételt bélmikrobák bontják le, és amelyet az agyban is kimutattak, gátolta az agy bizonyos immunsejtjeiben a gyulladást. A puzzle egyes darabjai még nem nyújtanak átfogó képet arról a molekuláris útvonalról, amelyen keresztül a bél mikrobioma befolyásolja az agy fejlődési rendellenességeit. De azt mutatják, hogy a kutatók jó úton járhatnak. A projektpartnerek jelenleg az eredmények közzétételén dolgoznak.
Ezután azonban a kutatóknak be kell bizonyítaniuk, hogy a glutamát és a trimetilamin valóban a bélbaktériumokból származik. "Ez nem olyan egyszerű, mert az emberek anyagcseréje, vagy az egér esetében is glutamát termelődik" - mondja Macek. Ugyanez vonatkozhat a trimetil-aminra is. Ha az állatkísérletekben a bizonyítás sikeres, az emberen elért eredményeket meg kell erősíteni.
A metaproteomika kiegészíti a metagenomikát
Amikor a bélmikrobiom betegségekben betöltött szerepének feltárásáról van szó, a kutatók még csak most kezdenek, és nem csak az autizmus spektrum rendellenességeiben. Nagy metagenómaprojektoknak köszönhetően, amelyek során a kutatók megvizsgálják az összes mikroorganizmus kollektív genetikai anyagát egy közösségben, ma már ismerik a leggyakoribb bélbaktériumokat és számos génjük működését. "Amit azonban nem tudunk elemezni a metagenomikával, az az, hogy a mikrobiális gének közül melyik valóban aktív" - mondja Macek. Ezért a legjobb, ha megnézzük a géntermékeket. Ezek többsége fehérje.
„Olyan munkafolyamatot hoztunk létre, amelyen keresztül tömegspektrometriával akár 30 000 különböző fehérjét is azonosíthatunk az egerek székletéből. Ez azt jelenti, hogy versenyezhetünk a világ legjobb laboratóriumaival ”- mondja büszkén Macek. A metaproteomisták számára nagy kihívást jelent az egyes fehérjecsoportok többnyire alacsony aránya a mintában. Végül is több száz különböző típusú baktérium települ meg a belekben, amelyek mindegyikének más a fehérje-állománya. A DNS-sel ellentétben a fehérjék nem reprodukálhatók a laboratóriumban annak érdekében, hogy jobban kimutathassák őket. Macek ezért figyelmeztet: "Rendkívül óvatosnak kell lennünk a minták előkészítésében, mert a különböző módszerek befolyásolhatják a kimutatott mikrobiom összetételét".
A világon még mindig csak néhány kutatócsoport foglalkozik a metaproteomikával. Ez volt az első metaproteóm projekt a proteom szakértő Macek számára, aki korábban főleg a tumorok vagy egyes antibiotikumokkal szemben rezisztens baktériumok fehérje profilja iránt érdeklődött. "A proteomika mindig késéssel jár, mert először összehasonlításra van szükségünk a genomi adatokra" - mondja Macek.
Igaz, hogy a mikrobiális fehérje egyes fehérjéi azonosíthatók, de az ember gyakran nem tudja, mely fajokból származnak. "Ha a metagenómadatokban azt látom, hogy például a Prevotella baktérium fordul elő leggyakrabban egy mintában, és a metaproteóm adatok szerint a mintában az aldoláz a leggyakoribb enzim, akkor az enzim valószínűleg, de nem feltétlenül ebből a fajból származik" - magyarázza Macek. Ezen felül a minta összes mikrobiális anyagcsereterméke megmérhető, a metabolom és elemezhető, hogy a jelenlévő enzimek valóban termelnek-e bizonyos anyagcsere termékeket. Az omik összes adatának összesítésével a kutatók a béllakók hatalmas anyagcsere-hálózatából egyre jobban kiszűrhetik a baktériumok anyagcsere útjait, amelyek a betegségek és az egészség szempontjából fontosak lehetnek. Talán egy nap ebből levezethető az autizmus spektrum rendellenességeinek terápiája.
1 Sharon G és mtsai. (2019). Az autizmus spektrumzavarból származó emberi bél mikrobiota elősegíti az egerek viselkedési tüneteit. Cell 177 (6): 1600-1618
2 Kang DW et al. (2019). A Microbiota Transfer Therapy hosszú távú előnye az autizmus tüneteiben és a bél mikrobiotájában. Sci Rep 9 (1): 5821
3 Cryan JF, Dinan TG (2012). Tudatmódosító mikroorganizmusok: a bél mikrobiota hatása az agyra és a viselkedésre. Nat Rev Neurosci 13 (10): 701-712
4 Fattorusso A és mtsai. (2019). Autizmus spektrum rendellenességek és a bél mikrobiota. Tápanyagok 11 (3): 521
5 Shimmura C és mtsai. (2011). A plazma glutamát- és glutaminszintjének változása magas mûködésû autizmussal rendelkezõ gyermekeknél. PLoS One 6 (10): e25340