Forskere har for første gang opdaget en funktionel forbindelse mellem bakterier i tarmene og Parkinsons sygdom.
Ændringer i sammensætningen af tarmbakteriepopulationer - eller muligvis selv tarmbakterier - bidrager aktivt til og kan endda forårsage forringelse af motoriske færdigheder, der er kendetegnende for denne sygdom. Resultaterne har dybe konsekvenser for behandlingen af Parkinsons, siger forskere.
Parkinsons rammer 1 million mennesker i USA og op til 10 millioner på verdensplan, hvilket gør det til den næsthyppigste neurodegenerative sygdom. Karakteristiske træk omfatter rystelser og gangbesvær, aggregering af et protein kaldet alfa-synuclein (?Syn) i celler i hjernen og tarmen, og tilstedeværelsen af inflammatoriske molekyler kaldet cytokiner i hjernen. Derudover har 75 procent af mennesker med sygdommen gastrointestinale abnormiteter, primært forstoppelse.
"Tarmen er et permanent hjem for et forskelligartet samfund af gavnlige og undertiden skadelige bakterier, kendt som mikrobiomet, der er vigtigt for udviklingen og funktionen af immun- og nervesystemet," siger Sarkis Mazmanian, professor i mikrobiologi ved California Institute of Teknologi.
”Bemærkelsesværdigt er, at 70 procent af alle neuroner i det perifere nervesystem - dvs. ikke hjernen eller rygmarven - er i tarmene, og tarmens nervesystem er direkte forbundet med centralnervesystemet gennem vagusnerven. Fordi gastrointestinale problemer ofte går forud for motoriske symptomer med mange år, og fordi de fleste PD-tilfælde skyldes miljøfaktorer, antog vi, at bakterier i tarmen kan bidrage til PD. ”
Kimfrie mus
For at teste dette brugte forskerne mus, der overproducerer ?Syn og viser symptomer på Parkinsons. En gruppe mus havde et komplekst konsortium af tarmbakterier; de andre, kaldet bakteriefri mus, blev opdrættet i et fuldstændig sterilt miljø og manglede dermed tarmbakterier. Forskerne fik begge grupper af mus til at udføre flere opgaver for at måle deres motoriske færdigheder, såsom at løbe på løbebånd, krydse en stråle og stige ned fra en stang. De bakteriefrie mus klarede sig væsentligt bedre end musene med et komplet mikrobiom.
"Dette var 'eureka'-øjeblikket."
”Dette var 'eureka'-øjeblikket," siger Timothy Sampson, en postdoktor inden for biologi og biologisk teknik og første forfatter til papiret i tidsskriftet Cell. ”Musene var genetisk identiske; begge grupper tjente for meget ?Syn. Den eneste forskel var tilstedeværelsen eller fraværet af tarmmikrobiota. Når først du har fjernet mikrobiomet, har musene normale motoriske færdigheder, selv med overproduktionen af "Syn."
"Alle tre kendetegn ved Parkinsons var væk i de kimfrie modeller," siger Sampson. ”Nu var vi ret sikre på, at tarmbakterier regulerer og endog kræves for symptomerne på PD. Så vi ønskede at vide, hvordan dette sker. ”
Lukket løkken
Når tarmbakterier nedbryder kostfibre, producerer de molekyler kaldet kortkædede fedtsyrer (SCFA'er), såsom acetat og butyrat. Tidligere undersøgelser har vist, at disse molekyler også kan aktivere immunresponser i hjernen.
Så forskerne antog, at en ubalance i niveauerne af SCFA'er regulerer hjernebetændelse og andre symptomer på PD. Faktisk, da bakteriefri mus blev fodret med SCFA'er, blev celler kaldet mikroglia - som er immunceller, der bor i hjernen - aktiveret. Sådanne inflammatoriske processer kan forårsage, at neuroner ikke fungerer eller endda dør. Faktisk viste bakteriefrie mus fodret med SCFA'er nu motoriske handicap og ?Syn-aggregering i områder af hjernen forbundet med PD.
I et sidste sæt eksperimenter samarbejdede Mazmanian og hans gruppe med Ali Keshavarzian, en gastroenterolog ved Rush University i Chicago, for at få fækale prøver fra patienter med PD og fra sunde kontroller. De humane mikrobiomprøver blev transplanteret i kimfrie mus, som derefter bemærkelsesværdigt begyndte at udvise symptomer på PD. Disse mus viste også højere niveauer af SCFA'er i deres afføring. Transplanterede fækale prøver fra raske individer udløste derimod ikke PD-symptomer, i modsætning til mus, der husede tarmbakterier fra PD-patienter.
"Dette lukkede virkelig sløjfen for os," siger Mazmanian. ”Dataene antyder, at ændringer i tarmmikrobiomet sandsynligvis er mere end blot en konsekvens af PD. Det er et provokerende fund, der skal undersøges nærmere, men det faktum, at du kan transplantere mikrobiomet fra mennesker til mus og overføre symptomer antyder, at bakterier er en vigtig bidragyder til sygdom. ”
Resultaterne har vigtige konsekvenser for behandlingen af Parkinsons, siger forskerne.
”Under mange neurologiske tilstande er den konventionelle behandlingsmetode at få et lægemiddel ind i hjernen. Men hvis PD faktisk ikke udelukkende er forårsaget af ændringer i hjernen, men i stedet for ændringer i mikrobiomet, så er du måske bare nødt til at få medicin i tarmen for at hjælpe patienter, hvilket er meget lettere at gøre, ”siger Mazmanian.
Sådanne lægemidler kan designes til at modulere SCFA-niveauer, levere gavnlige probiotika eller fjerne skadelige organismer. "Dette nye koncept kan føre til sikrere behandlinger med færre bivirkninger sammenlignet med nuværende behandlinger."
Finansieringen kom fra Larry L. Hillblom Foundation, Knut og Alice Wallenberg Foundation, det svenske forskningsråd, Mr. og Mrs. Larry Field, Heritage Medical Research Institute og National Institutes of Health.
Kilde: Caltech
Relaterede Bøger:
at InnerSelf Market og Amazon
