Test Microbioma

Ricercatori hanno scoperto che dei metaboliti prodotti da batteri che risiedono nell'intestino del topo possono alterare la funzione delle cellule cerebrali amentando ansia nei topi. E’ stato dimostrato che i batteri che abitano l'intestino degli animali (il microbioma) influenzano il sistema immunitario e il metabolismo; Si è visto che Le persone con problemi neurologici hanno comunità di batteri intestinali nettamente diverse. Lo studio si è concentrato su un metabolita batterico (un sottoprodotto dei microbi) chiamato 4-etilfenil solfato o 4EPS. Inizialmente prodotto dai microbi nell'intestino, il 4EPS viene quindi assorbito nel flusso sanguigno e circola in tutto il corpo sia nell'uomo che nei topi. Si è  dimostrato che questa particolare molecola era presente a livelli più alti nei topi con uno sviluppo neurologico alterato, in particolare, un modello murino di autismo e schizofrenia. Sebbene altri aspetti del microbioma alterato differissero dal microbioma sano, i livelli di 4EPS erano di gran lunga i più diversi. Inoltre, in uno screening di campioni di sangue umano da 231 individui, i livelli di 4EPS erano circa sette volte superiori nei bambini nello spettro autistico rispetto ai bambini neurotipici.

In questo lavoro, il team si è concentrato sugli effetti di 4EPS sui modelli murini di ansia. Mentre i disturbi d'ansia negli esseri umani sono complessi, i modelli animali forniscono un modo per studiare i cambiamenti precisi nel cervello e nel corpo che portano a comportamenti ansiosi. L'"ansia" nei topi è misurata dalla loro volontà di esplorare o nascondersi in un nuovo spazio, nonché dal tempo trascorso in un ambiente rischioso. I topi audaci esploreranno un nuovo spazio, annusando in giro, ma i topi ansiosi si nasconderanno, come se affrontassero un predatore, invece di esplorare.

Lo studio ha confrontato due gruppi di topi di laboratorio: un gruppo è stato colonizzato con una coppia di batteri geneticamente modificati per produrre 4EPS; il gruppo di controllo dei topi è stato colonizzato con batteri identici tranne per la mancanza della capacità di produrre 4EPS. Quindi, i topi sono stati introdotti in una nuova arena e i ricercatori hanno misurato il comportamento di ciascun topo.

I topi con 4EPS hanno trascorso molto meno tempo ad esplorare l'area e più tempo a nascondersi rispetto alle loro controparti non 4EPS, indicando livelli più elevati di ansia. Le scansioni cerebrali dei topi 4EPS hanno anche mostrato che alcune delle regioni cerebrali associate alla paura e all'ansia erano più attivate oltre ai cambiamenti generali nell'attività cerebrale e nella connettività funzionale.

Osservando più da vicino le cellule cerebrali all'interno di queste regioni alterate, il team ha scoperto che particolari cellule chiamate oligodendrociti erano alterate. Queste cellule sono importanti in parte perché producono una proteina chiamata mielina, che funge da rivestimento protettivo attorno ai neuroni e alle fibre nervose chiamate assoni, come l'isolamento attorno a un filo elettrico. Il team ha scoperto che in presenza di 4EPS, gli oligodendrociti sono meno maturi e di conseguenza producono meno mielina, portando a un isolamento più sottile attorno agli assoni.

Tuttavia, quando i topi 4EPS sono stati trattati con un farmaco noto per aumentare la produzione di mielina negli oligodendrociti, il farmaco è stato in grado di sopraffare gli effetti negativi di 4EPS: i topi hanno riacquistato la normale produzione di mielina e i comportamenti ansiosi sono stati ridotti.

In uno studio correlato apparso contemporaneamente sulla rivista Nature Medicine , Needham ha dimostrato che il trattamento dei topi con un farmaco orale per assorbire e rimuovere 4EPS dai loro sistemi ha portato a riduzioni dei comportamenti ansiosi. Questo risultato ha consentito un piccolo studio clinico che ha anche somministrato agli esseri umani il farmaco in uno studio in aperto (nessun gruppo placebo o di controllo). Il sequestro di 4EPS nell'intestino umano ha portato a livelli ridotti di 4EPS nel sangue e nelle urine e molti dei 26 partecipanti allo studio hanno mostrato livelli complessivi di ansia ridotti.

I prossimi passi per il lavoro consistono nell'esaminare i meccanismi attraverso i quali il 4EPS colpisce gli oligodendrociti -- con quali proteine ​​potrebbe interagire, se il 4EPS sta influenzando i cambiamenti direttamente nel cervello, o se sta interessando un'altra parte del corpo e quegli effetti sono facendosi strada fino al cervello. Inoltre, sarà fondamentale dimostrare che i dati sull'uomo hanno un effetto in una sperimentazione clinica ben controllata e controllata, che è ora in corso.

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