Nová studie publikovaná v Molecular Psychiatry ale udělala něco neobvykle zajímavého. U živých lidí zkombinovala genetické profily střevního mikrobiomu s měřením GABA a glutamátu přímo ve třech oblastech mozku.
Neprokázala, že bakterie tyto neurotransmitery do mozku posílají. Zjistila ale, že chemické schopnosti střevního mikrobiomu souvisejí s neurochemickým prostředím mozku regionálně specifickým způsobem.
Jedna polovina experimentu začala ve stolici
Vědci použili takzvané shotgun metagenomické sekvenování.
Nešlo jim pouze o seznam bakteriálních druhů. Zjišťovali také, jaké geny mikrobiální společenství obsahuje, a tedy jaké metabolické dráhy je potenciálně schopné provozovat.
Soustředili se například na dráhy spojené se syntézou nebo rozkladem GABA, glutamátu, mastných kyselin s krátkým řetězcem, inositolu a p-kresolu.
To je důležitá úroveň analýzy. Dva mikrobiomy totiž nemusí být biologicky stejné jen proto, že obsahují podobné bakterie. Jednotlivé kmeny mohou nést jiné geny a vykonávat jinou chemii.
Druhá polovina experimentu ležela uvnitř mozku
Účastnice zároveň podstoupily protonovou magnetickou rezonanční spektroskopii, tedy ¹H-MRS. Na rozdíl od běžného strukturálního MRI, které ukazuje anatomii, umožňuje spektroskopie odhadovat koncentraci určitých chemických látek v konkrétním objemu mozkové tkáně.
Výzkumníci sledovali GABA a glutamát ve třech oblastech: dorsolaterální prefrontální kůře, přední cingulární kůře a dolním týlním závitu. GABA je hlavním inhibičním neurotransmiterem centrálního nervového systému. Glutamát patří naopak k nejdůležitějším excitačním neurotransmiterům.
Jejich vzájemný poměr je jednou ze složek chemického prostředí, které ovlivňuje způsob fungování nervových sítí.
MOHLO BY SE VÁM TAKÉ LÍBIT
Vzorek byl ale poměrně úzký
Výchozího projektu se účastnilo 83 žen ve věku 17 až 25 let. Použitelná data mozkové spektroskopie byla dostupná podle oblasti u 72 až 76 účastnic a metagenomické sekvenování stolice bylo úspěšné u 61.
Všechny byly mladé a bez diagnostikované klinické úzkosti či dalších vybraných zdravotních problémů. To je dobré pro omezení některých rušivých proměnných.
Současně to znamená, že výsledky nelze automaticky přenést na muže, děti, seniory nebo pacienty s neurologickým či psychiatrickým onemocněním.
Mikroby a mozek nevykazovaly jeden univerzální vztah
Výsledky byly zajímavé právě svou nejednoduchostí. Různé mikrobiální metabolické dráhy souvisely s koncentracemi neurotransmiterů v různých mozkových oblastech různým způsobem.
Dolní týlní závit vykazoval nejširší soubor asociací. Přední cingulární kůra měla charakteristické vazby například na dráhy metabolismu glutamátu a propionátu. V dorsolaterální prefrontální kůře se objevila selektivnější souvislost s potenciálem mikrobiální syntézy GABA.
To nevypadá jako jednoduché tlačítko „více bakterie X = více neurotransmiteru Y v celém mozku“. Spíš to naznačuje, že mikrobiální metabolismus může být jednou z mnoha proměnných propojených s regionálně odlišnou fyziologií mozku.
A tady je nejdůležitější slovo celé studie: potenciál
Metagenomická analýza ukáže, jaké geny mikrobiom má. Neukáže automaticky, kolik konkrétní látky v dané chvíli skutečně vyrábí.
Autoři to zdůrazňují velmi jasně. Takzvané gut–brain modules použité ve studii představují odhad funkční kapacity mikrobiomu podle přítomných genů. Nejsou přímým měřením metabolitů. Nejsou měřením jejich transportu ze střeva.
A už vůbec nepředstavují důkaz, že bakterie vyrobila molekulu GABA, která následně odcestovala do mozku a tam změnila její koncentraci.
MOHLO BY SE VÁM TAKÉ LÍBIT
Proč by spolu tedy střevo a mozek vůbec mohly souviset?
Možných cest existuje několik. Mikrobiální metabolity mohou působit přímo na střevní buňky, ovlivňovat imunitní systém, měnit metabolismus hostitele nebo komunikovat s nervovým systémem prostřednictvím bloudivého nervu.
Mastné kyseliny s krátkým řetězcem vytvořené bakteriemi mohou ovlivnit řadu metabolických a imunitních procesů. Mikroorganismy také mění dostupnost některých aminokyselin a dalších prekurzorů, které následně zpracovává lidský organismus.
V některých případech se tak signál ze střeva do mozku nemusí pohybovat jako jedna konkrétní molekula. Může připomínat řetěz chemických a nervových dominových kostek.
GABA ze střeva není GABA v mozku
Tohle rozlišení stojí za zvláštní pozornost. Některé střevní bakterie skutečně dokážou GABA produkovat. Jenže hematoencefalická bariéra výrazně reguluje, které molekuly se z krevního oběhu dostanou do mozkové tkáně.
Proto nelze z existence „GABA-produkujících bakterií“ vyvodit, že člověku přímo doplňují GABA do mozku. Nová práce sama diskutuje spíš nepřímé metabolické, imunitní nebo vagální cesty. A právě tím je zajímavější než populární zkratka.
Nesnaží se dokázat jednu bakteriální hadičku vedoucí ze střeva do hlavy. Hledá, zda funkční vlastnosti mikrobiálního ekosystému korelují s fyzicky měřitelnou chemií mozku.
MOHLO BY SE VÁM TAKÉ LÍBIT
Objevily se i vazby na úzkost, depresi a spánek
Výzkumníci provedli také průzkumné analýzy psychologických ukazatelů. Některé mikrobiální dráhy souvisely se skóre úzkosti, depresivních symptomů nebo kvality spánku.
Zní to jako ideální okamžik pro článek nazvaný „Tato bakterie způsobuje úzkost“. Jenže by byl špatně.
Studie byla asociační. Neprokazuje, že změna mikrobiomu vyvolá změnu psychiky. Stejně dobře může směr vztahu fungovat opačně nebo obě proměnné ovlivňuje něco třetího – strava, spánek, hormony, životní styl či další fyziologické faktory.
Autoři mimo jiné uvádějí, že přímo nekontrolovali například fázi menstruačního cyklu, krátkodobé změny stravy či přesný cirkadiánní čas odběru a skenování.
Probiotikum z toho zatím opravdu nevychází
Z podobné studie nelze určit bakterii, kterou by stačilo přidat do kapsle a „upravit si GABA v mozku“. Nejen kvůli chybějící kauzalitě.
Mikrobiom funguje jako ekologická komunita. Genetickou schopnost produkovat určitou látku může sdílet více druhů a konečný metabolický výsledek závisí na jejich vzájemných vztazích, dostupnosti substrátů, stravě i lidském metabolismu.
Teprve intervenční studie budou muset ukázat, zda cílená změna konkrétní mikrobiální dráhy skutečně způsobí měřitelnou změnu mozkové neurochemie.
Střevo a mozek spolu mluví. Teprve začínáme rozumět jazyku
Na nové práci je nejzajímavější právě posun od velmi široké otázky „souvisí mikrobiom s psychikou?“ k otázce mnohem konkrétnější. Jaké chemické reakce mikrobiom potenciálně provádí?
A souvisí tyto schopnosti s měřitelným prostředím určitých oblastí lidského mozku?
První odpověď zní: ano, určité regionálně specifické asociace existují. Zatím ale nevíme, která strana je příčinou, jak přesně spolu obě části organismu komunikují a zda lze tento vztah bezpečně a předvídatelně měnit.
Mikrobiom tedy ještě nedostal vlastní ovladač lidského mozku. Dostal však další důkaz, že jej není možné chápat jen jako kolonii bakterií, která pomáhá trávit oběd.
Upozornění: Článek má informační charakter a nenahrazuje odborné lékařské doporučení. Popsaná studie je observační a neprokazuje, že změna střevního mikrobiomu způsobuje změny nálady, úzkosti, deprese, spánku nebo koncentrace neurotransmiterů v mozku. Z výsledků nelze vyvozovat doporučení k užívání probiotik či jiných přípravků.
MOHLO BY SE VÁM TAKÉ LÍBIT
Zdroje: Kód Enigma [1], Molecular Psychiatry – Empirical evidence for gut microbial influence on human brain neurochemistry via the gut–brain axis [2], Brain, Behavior, and Immunity – A randomised controlled trial of the effects of Galacto-Oligosaccharides on the gut brain-axis of young females [3]
