Forskere har for første gang oppdaget en funksjonell sammenheng mellom bakterier i tarmene og Parkinsons sykdom.

Endringer i sammensetningen av tarmbakteriepopulasjoner - eller muligens tarmbakterier selv - bidrar aktivt til, og kan til og med forårsake forverring av motoriske ferdigheter som er kjennetegnet ved denne sykdommen. Funnene har dype implikasjoner for behandling av Parkinsons, sier forskere.

Parkinsons rammer 1 million mennesker i USA og opptil 10 millioner over hele verden, noe som gjør den til den nest vanligste nevrodegenerative sykdommen. Karakteristiske trekk inkluderer skjelvinger og vansker med å gå, aggregering av et protein kalt alfa-synuklein (?Syn) i celler i hjernen og tarmen, og tilstedeværelsen av inflammatoriske molekyler kalt cytokiner i hjernen. I tillegg har 75 prosent av personer med sykdommen gastrointestinale abnormiteter, først og fremst forstoppelse.

"Tarmkanalen er et permanent hjem til et mangfoldig samfunn av gunstige og noen ganger skadelige bakterier, kjent som mikrobiomet, som er viktig for utvikling og funksjon av immun- og nervesystemet," sier Sarkis Mazmanian, professor i mikrobiologi ved California Institute of Teknologi.

"Bemerkelsesverdig er 70 prosent av alle nevroner i det perifere nervesystemet, det vil si ikke hjernen eller ryggmargenen, i tarmene, og tarmens nervesystem er direkte forbundet med sentralnervesystemet gjennom vagusnerven. Fordi GI-problemer ofte går ut over motorsymptomene i mange år, og fordi de fleste PD-tilfeller er forårsaket av miljøfaktorer, antydet vi at bakterier i tarmen kan bidra til PD. "

Germ-free mus

For å teste dette brukte forskerne mus som overproduserer ?Syn og viser symptomer på Parkinsons. En gruppe mus hadde et komplekst konsortium av tarmbakterier; de andre, kalt bakteriefrie mus, ble oppdrettet i et helt sterilt miljø og manglet dermed tarmbakterier. Forskerne fikk begge musegruppene til å utføre flere oppgaver for å måle motorikken deres, som å løpe på tredemøller, krysse en bjelke og gå ned fra en stang. De bakteriefrie musene presterte betydelig bedre enn musene med et komplett mikrobiom.

"Dette var eureka-øyeblikket."

"Dette var eureka-øyeblikket," sier Timothy Sampson, en postdoktor i biologi og bioteknikk og første forfatter av papiret i tidsskriftet Cell. «Musene var genetisk identiske; begge gruppene tjente for mye ?Syn. Den eneste forskjellen var tilstedeværelsen eller fraværet av tarmmikrobiota. Når du fjerner mikrobiomet, har musene normale motoriske ferdigheter selv med overproduksjon av "Syn."

"Alle tre av de viktigste egenskapene til Parkinsons var borte i de bakteriefrie modellene," sier Sampson. "Nå var vi ganske sikre på at tarmbakterier regulerer, og er til og med nødvendig for symptomene på PD. Så, vi ønsket å vite hvordan dette skjer. "

Lukk sløyfen

Når gut-bakterier bryter ned kostfiber, produserer de molekyler kalt kortkjedede fettsyrer (SCFA), som acetat og butyrat. Tidligere forskning har vist at disse molekylene også kan aktivere immunrespons i hjernen.

Så, forskere antok at en ubalanse i nivåene av SCFA regulerer hjernebetennelse og andre symptomer på PD. Faktisk, når bakteriefrie mus ble matet med SCFAer, ble celler kalt mikroglia - som er immunceller som bor i hjernen - aktivert. Slike inflammatoriske prosesser kan føre til at nevroner ikke fungerer eller til og med dør. Faktisk viste bakteriefrie mus matet med SCFA nå motoriske funksjonshemminger og ?Syn-aggregering i områder av hjernen knyttet til PD.

I et siste sett med eksperimenter samarbeidet Mazmanian og hans gruppe med Ali Keshavarzian, en gastroenterolog ved Rush University i Chicago, for å få fecale prøver fra pasienter med PD og fra sunne kontroller. De humane mikrobiometriske prøver ble transplantert til bakteriefri mus, som så merkelig begynte å vise symptomer på PD. Disse musene viste også høyere nivåer av SCFA i avføring. Transplanterte fekalprøver fra raske individer, i motsetning, utløste ikke PD-symptomer, i motsetning til mus som inneholdt gut-bakterier fra PD-pasienter.

"Dette lukkede virkelig sløyfen for oss," sier Mazmanian. "Dataene tyder på at endringer i tarmmikrobiomet er sannsynligvis mer enn bare en konsekvens av PD. Det er et provoserende funn som må undersøkes nærmere, men det faktum at du kan transplantere mikrobiometene fra mennesker til mus og overføre symptomer, antyder at bakterier er en viktig bidragsyter til sykdom. "

Funnene har viktige implikasjoner for behandling av Parkinsons, sier forskerne.

"For mange nevrologiske forhold er den konvensjonelle behandlingsmetoden å få et stoff i hjernen. Men hvis PD faktisk ikke er forårsaket av forandringer i hjernen, men i stedet av endringer i mikrobiomet, kan det hende du bare trenger å få narkotika inn i tarmen for å hjelpe pasienter, noe som er mye lettere å gjøre, sier Mazmanian.

Slike legemidler kan utformes for å modulere SCFA nivåer, levere gunstige probiotika, eller fjerne skadelige organismer. "Dette nye konseptet kan føre til sikrere behandlinger med færre bivirkninger sammenlignet med dagens behandlinger."

Finansiering kom fra Larry L. Hillblom Foundation, Knut og Alice Wallenberg Foundation, Svenske Forskningsrådet, Mr. og Fru Larry Field, Heritage Medical Research Institute og National Institutes of Health.

kilde: Caltech

Relaterte bøker:

at InnerSelf Market og Amazon