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Microbioma collegato alla depressione, infiammazione cerebrale nei topi di laboratorio
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Gli scienziati hanno dimostrato che il trapianto di batteri intestinali, da un animale vulnerabile allo stress sociale ad un animale non stressato, può causare un comportamento vulnerabile nel ricevente. La ricerca rivela i dettagli delle interazioni biologiche tra il cervello e l'intestino che un giorno possono portare a trattamenti probiotici per i disturbi psichiatrici umani come la depressione.
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"Nei ratti che mostrano un comportamento di tipo depressivo in un test di laboratorio, abbiamo scoperto che lo stress cambia il loro intestino microbiome-la popolazione di batteri nell'intestino," Seema Bhatnagar, un neuroscienziato nel dipartimento di anestesiologia e cure critiche al Children's Hospital di Philadelphia (CHOP), ha detto. "Inoltre, quando abbiamo trapiantato batteri da quei ratti vulnerabili allo stress in ratti che non erano stati stressati, gli animali riceventi hanno mostrato un comportamento simile"
Bhatnagar ha aggiunto che lo stress ha anche aumentato l'infiammazione nel cervello di ratti vulnerabili, e che questa infiammazione è apparsa nei ratti non stressati dopo aver ricevuto trapianti da animali vulnerabili.
Il gruppo di studio ha pubblicato i suoi risultati online il 4 marzo 2019 su Molecular Psychiatry.
Bhatnagar dirige il programma di neurobiologia da sforzo al CHOP e molti dei suoi co-autori sono membri del PennCHOP Microbiome Program, una collaborazione tra i ricercatori del CHOP e la Perelman School of Medicine della University of Pennsylvania. Il programma mira a comprendere meglio le comunità di microbi all'interno del nostro corpo e ad alterarne le proprietà per migliorare la salute umana. Chunyu Zhao, di quel programma, ha eseguito l'analisi dei dati microbiologici ed è co-autore dell'articolo.
Gli scienziati sanno già che cervello e intestino si influenzano a vicenda. Negli esseri umani, i pazienti con disturbi psichiatrici hanno popolazioni diverse di microbi intestinali rispetto ai microbi in individui sani, con risultati paralleli osservati anche in modelli animali di malattie psichiatriche. Questo studio ha studiato i meccanismi legati all'infiammazione cerebrale, ai microbiomi e allo stress.
"Gli esseri umani non tutti reagiscono in modo identico agli stessi stress: alcuni sono più vulnerabili di altri allo sviluppo di disturbi psichiatrici, altri sono più resistenti", ha detto Bhatnagar. "Qualcosa di simile accade anche negli animali da laboratorio."
Nei roditori, le gerarchie sociali e la territorialità sono le principali fonti di stress. In laboratorio, i ricercatori modellano i fattori di stress con strumenti comportamentali convalidati come un test di nuoto forzato o un test di sconfitta sociale per esaminare come gli animali utilizzano strategie di coping per affrontare lo stress. I ratti che affrontano più passivamente sono più vulnerabili agli effetti dello stress perché mostrano anche comportamenti più ansiosi e depressivi, mentre i ratti che affrontano più attivamente sono resilienti agli effetti dello stress sociale. Sulla base di queste valutazioni, i ricercatori hanno classificato gli animali come vulnerabili o resilienti.
Il team di studio ha poi analizzato i microbiomi fecali di ratti vulnerabili, ratti resilienti, un gruppo di controllo non stressato e un gruppo placebo. Hanno scoperto che i ratti vulnerabili avevano percentuali più elevate di certi batteri, come i clostridi, rispetto agli altri gruppi.
Hanno poi eseguito trapianti fecali da tre gruppi di donatori - ratti vulnerabili, ratti resilienti o ratti non stressati - in ratti ingenui, animali che non erano stati stressati. Hanno scoperto che diversi microbiomi hanno cambiato il comportamento depressivo. I ratti che ricevevano trapianti da ratti vulnerabili avevano maggiori probabilità di adottare comportamenti depressivi, mentre i ratti che ricevevano trapianti da animali resilienti o non stressati non mostravano cambiamenti nel comportamento o nelle misure neurali. I modelli dei processi infiammatori cerebrali nei riceventi assomigliavano anche a quelli osservati nel cervello di animali vulnerabili, suggerendo che gli effetti immunomodulatori di batteri intestinali come i clostridi come i clostridi possono aver promosso tale infiammazione. Tuttavia, i trapianti non ha cambiato in modo significativo l'ansia comportamento simile all'ansia.
La scoperta che i trapianti di intestino di ratti vulnerabili hanno aumentato il comportamento di tipo depressivo, ma non il comportamento di tipo ansia nei destinatari non stressati può indicare diversi meccanismi. Gli autori hanno detto che questa differenza suggerisce che i comportamenti di tipo depressivo sono più regolati dal microbioma intestinale, mentre i comportamenti di tipo ansia sono principalmente influenzati dai cambiamenti di attività neurale prodotti dall'esperienza di stress.
"Anche se resta ancora molto da fare, possiamo immaginare applicazioni future in cui potremmo sfruttare la conoscenza delle interazioni tra microbi e cervello per trattare i disturbi psichiatrici umani", ha detto Bhatnagar. "La gente sta gia' prendendo probiotici da banco come integratori. Se riusciamo a convalidare gli effetti comportamentali benefici di batteri specifici, potremmo porre le basi per nuovi trattamenti psichiatrici"