A bél-agy tengely kifejezés a belekben élő mikroorganizmusok és az agy között kommunikációs csatornára utal, amelynek a legújabb eredmények szerint több neuropszichiátriai zavarban is szerepe van. Számos vizsgálat mutatta ki az utóbbi időben, hogy a belekben élő baktériumfajok által termelt különféle vegyületek végső soron befolyásolják a mozgáskoordinációt vagy akár a szorongást is. A bél-agy tengelyben tehát nagy lehetőségek rejlenek. A szakértők szerint elképzelhető, hogy szerephez juthat egy sor neurológiai és pszichiátriai zavar kezelésében is, feltéve, hogy sikerül jobban megérteni a működését.
Az ember mikroorganizmusok milliárdjaival él együtt. Ezek a mikroorganizmusok szinte mindenütt megtalálhatók, ahol a szervezet a külvilággal érintkezik. Ilyen például a bőr, de a tápcsatorna belső felszíne is, ezen a két tájékon élnek a legnagyobb mennyiségben mikroorganizmusok. Manapság már alapvető ismeret, hogy a mikrobióta kiemelten fontos az ember egészsége szempontjából. A bőrfelszínen megtelepedő baktériumok védelmet adnak a kártékony behatolókkal szemben és ugyanezt teszi a bélflóra is, ez utóbbi ráadásul még számos, a szervezet számára nélkülözhetetlen vegyületet állít elő.
A belekben élő baktériumok valós jelentőségét azonban még csak az utóbbi években kezdték feltárni a kutatók. A vizsgálatok egy jelentős része olyan egerekkel zajlik, melyeket már fiatal koruktól antibiotikumokkal kezelnek. Ezek az ún. csírátlanított egerek nem rendelkeznek mikrobiótával, így a fejlődésük, életfolyamataik és viselkedésük elváltozásai feltehetőleg ebből a hiányból fakadnak. Több eredmény is alátámasztotta, hogy a baktériumoknak és főleg az általuk kibocsájtott vegyületeknek fontos szerepe van az idegrendszer fejlődésében. Kiderült például, hogy a csírátlanított egereknél megváltozik bizonyos transzmitterek termelődésének és receptorainak eloszlása, illetve több agyterületen is a normálistól eltérő a génkifejezés. Ezek mellett egy sor olyan jelzőmolekula mennyisége is megváltozik, amelyek fontos szabályozói az idegrendszer fejlődésének.
A csírátlanított egerekben ezen felül nem működik megfelelően a vér-agy gát, amelynek a feladata, hogy megvédje a központi idegrendszert az esetlegesen kártékony anyagok bejutásától. Kimutatták még a hippokampális neurogenezis mennyiségi mutatóinak lecsökkenését is. A neurogenezis új idegsejtek keletkezésére utal, a hippokampuszban zajló neurogenezisnek elvileg a hosszú távú emlékezetben van fontos szerepe. Mindezen felül még az oligodendrogliák mennyiségét is lecsökkenti a korai antimikrobiális kezelés, pedig ezek a sejtek felelnek a neuronok nyúlványainak szigeteléséért és így azért, hogy az ingerületvezetés megfelelő időbeliséggel történjen. A csírátlanítás számos olyan elváltozást is eredményez, amelyek viselkedéses szinten nyilvánulnak meg. A szorongásra utaló viselkedések gyakorisága nő, ugyanakkor hajlamosabbak lesznek az állatok a kockázatvállalásra. Fokozódik a táplálékfelvétel és tanulási nehézségek is megfigyelhetők.
Ok vagy okozat a mikrobiom változása?
A mikrobiom tehát több vizsgálat szerint is összefüggésben van az idegrendszer strukturális és funkcionális jellemzőivel és a viselkedéssel is. Az állatkísérletes vizsgálatok ráadásul azt is kimutatták, hogy a mikrobiom összetételének befolyásolása antibiotikummal vagy fekális transzplantációval jelentősen befolyásolja számos súlyos neuropszichiátriai zavar modellállatánál a jellegzetes tünetek súlyosságát. Mindezek mellett azonban az embereken végzett vizsgálatok sokkal ritkábbak és inkább keresztmetszeti jellegűek. A keresztmetszeti vizsgálatok azt vizsgálják, hogy egy adott időpillanatban hogyan jelennek meg bizonyos állapotjelzők. Jelen esetben egy keresztmetszeti vizsgálat például összehasonlíthatja egy egészséges kontroll csoport és egy betegségi csoport mikrobiomját.
A keresztmetszeti vizsgálatok ugyan nagyon költséghatékonyak, de ok-okozati kapcsolatok feltárására nem alkalmasak. Költséghatékonyak, hiszen csak egy időpontban kell adatot gyűjteni a résztvevőktől, míg egy hosszmetszeti kutatásban ettől több alkalmat kell leegyeztetni egy résztvevővel. Az ok-okozati kapcsolatok feltárása pedig azért nem lehetséges, mert csak egy adott időpillanatban fennálló különbséget lehet biztonsággal kimutatni, azt már nem lehet eldönteni, hogy például az Alzheimer-kóros betegeknél kimutatott mikrobiális eltérések okozzák az Alzheimer-kórt, vagy épp fordítva, az Alzheimer-kór okozza ezeket. Épp ezek miatt van szükség több olyan vizsgálatra, amelyekben az emberi mikrobiom változatosságát mérik fel a kutatók, illetve a mikrobiom átszerveződésének hatásait követik hosszabb időn keresztül.
Mikrobiális anyagcseretermékek neuropszichiátriai zavarokban
Már a bélflóra és az agy közötti kapcsolat hátterében álló mechanizmusról is van fogalma a kutatóknak. Úgy tűnik, hogy a belekben élő baktériumok egy sor olyan vegyületet állítanak elő, amelyek a véráram révén eljutnak egészen az agyig és ott különféle hatásokat fejtenek ki. Legalábbis erre jutottak a kutatók az amiotrófiás laterálszklerózis (ALS) és az autizmus spektrum zavar (ASD) modelljeinek vizsgálata során.
Az amiotrófiás laterálszklerózis (ALS) általában idősebb korban jelentkezik az embereknél és az izmokat beidegző idegsejtek pusztulásával jár, amelynek eredményeképp az izmok elsorvadnak. Ennek a betegségnek egy korán jelentkező változatában szenvedett Stephen Hawking, a világhírű fizikus is. A betegség modelljeként egy olyan egértörzset használnak az idegtudományban, amelynél működésképtelen egy enzim, ami az oxigénből kialakuló szabadgyökök ártalmatlanítását végzi. E szabadgyökök így jóval kártékonyabbak, mint normálisan és ez az ALS-hez hasonló tüneteket eredményez a modellállatoknál. Ennél az egértörzsnél jellegzetes elváltozásokat mutattak ki a bélflóra összetételében és kiderült, hogy a hiányzó baktériumtörzsek főként olyan vegyületeket termelnek, amelyek a nikotinamid-adenin-dinukleotid előállításához szükségesek. Ez a vegyület alapvető szerepet játszik a sejtek anyagcseréjében.
Mivel ezek az eredmények arra utalnak, hogy a bélflóra összetételének megváltozása végső soron egy vegyület mennyiségének lecsökkenésében megnyilvánulva fejt ki hatást, felmerült, hogy a vegyület pótlásával talán ellensúlyozni lehetne az ALS tüneteit. Több vizsgálat is kimutatta, hogy különböző baktériumtörzsek célzott bejuttatása a mutáns egerek tápcsatornájába javíthatja az ALS tüneteit, sőt a kérdéses vegyület célzott beadása szintén hasonló következményekkel jár. Ezek az adatok azonban egerektől származnak. Az embereken végzett vizsgálatok egyelőre annyit erősítettek meg, hogy az ALS betegek agy-gerincvelői folyadékában kevesebb található a nikotinamid-adenin-dinukleotidból és hogy a betegek mikrobiomjának összetétele eltér az egészséges kontrollokétól.
Az autizmus spektrum zavar (ASD) esetében szintén találtak már a kutatók jelentős eltéréseket a bélflóra összetételében. Az is kiderült, hogy több baktériumfaj együttműködésével szintetizálódik egy olyan vegyület, amelynek fokozott mennyiségét korábban már összefüggésbe hozták az ASD kialakulásával. A vegyület az agy szintjén az oligodendrogliák mennyiségének és így a mielinizáció lecsökkenésével járt, ami viselkedéses szinten fokozott szorongásos tünetekben nyilvánult meg. További vizsgálatok azt is kimutatták, hogy az oligodendrogliák osztódását serkentő szer, illetve az említett vegyület felszívódását gátló másik anyag enyhíti a szorongásos tüneteket a kísérleti állatoknál. Ezek az eredmények szintén megerősítésre várnak emberi mintákon.
Összességében tehát elmondható, hogy a bélflóra és az idegrendszer kölcsönhatásának vizsgálata az utóbbi években fontos területté nőtte ki magát az idegtudományban. Mára számos kutatás támasztja alá, hogy a bélflóra által termelt vegyületek eljutnak az agyba, ahol különféle sejteken fejtenek ki hatásokat és végső soron úgy befolyásolják az agyműködést, hogy az a viselkedés szintjén is megnyilvánulhat. A legújabb kutatási irányok már olyan konkrét célpontokat vázoltak fel, amelyek gyógyszerezése akár olyan neuropszichiátriai zavarok kezeléséhez is hozzájárulhat, mint az ALS vagy az ASD. Kétségtelen, hogy még sokat fogunk hallani a mikrobiom és az agyműködés összefüggéseiről.
Ez a cikkem az Élet és Tudomány 2022/25. számában jelent meg, az Agyi aktualitások rovatban.
