De afwezigheid van één specifiek soort van darmbacteriën veroorzaakt sociale tekorten bij onderzochte muizen, dit publiceerden onderzoekers van de Baylor College of Medicine in het tijdschrift Cell. Door deze soorten bacteriën terug te plaatsen in de muizen herstelde het afwijkend gedrag wat doet denken aan de symptomen van autisme spectrum stoornissen (ASS) bij de mens. De onderzoekers zijn nu op zoek naar de effecten van probiotica op neurologische aandoeningen.
Senior auteur Dr Mauro Costa-Mattioli, universitair hoofddocent van de neurowetenschappen aan de Baylor: “Of het effectief bij de mens zou zijn, weten we nog niet, maar het is een uiterst spannend om de werking van de hersenen te beinvloeden met de werking van de darm.”
Obesitas als risico voor neurologische aandoeningen
De inspiratie voor het onderzoek is afkomstig uit epidemiologische studies die aangetoond hebben dat obesitas bij zwangere vrouwen het risico op het ontwikkelen van neurologische aandoeningen bij hun kinderen, waaronder ASS zou kunnen toenemen. Bovendien hebben sommige mensen met ASS ook terugkerende gastro-intestinale problemen. Het onderzoek laat zien hoe een dieet de darm microbioom kan beïnvloeden en hoe darmbacterien de hersenen kan veranderen. Costa-Mattioli en zijn co-auteurs vermoeden dat er een verbinding kan zijn.
Hoe is het onderzoek uitgevoerd?
Om te beginnen, voedden de onderzoekers ongeveer 60 vrouwelijke muizen een vetrijk dieet dat de ruwe equivalent van steevast en meerdere malen per dag eten van fastfood was. Ze fokten met de muizen en wachtten tot zij jongen kregen. De nakomelingen bleven drie weken bij hun moeder en werden vervolgens werden gespeend op een normaal dieet. Na een maand toonde dit nageslacht gedrag waarbij ze minder tijd contact hadden met andere muizen en geen interacties initiëerden.
“Eerst wilden we zien of er een verschil was in de microbiomen tussen de nakomelingen van de moedermuizen die op een normaal dieet waren versus die van de moeders gevoed op een vetrijk dieet. Dus, gebruikten we “16S ribosomaal RNA gen sequencing” om de bacteriële samenstelling te bepalen van hun darm. We vonden een duidelijk verschil in de microbioom van de twee moeder dieetgroepen “, zegt eerste auteur Shelly Buffington, een postdoctorale medemens in Costa-Mattioli’s lab. “De sequencing data was zo consequent dat door te kijken naar de microbioom van een muis we kunnen voorspellen of zijn gedrag zou worden aangetast.”
Buffington testte vervolgens of de specifieke verschillen in de microbiome de oorzakelijke factoren waren die ten grondslag liggen aan de sociale beperkingen van kinderen van moeders gevoed met een vetrijk dieet. Omdat muizen elkaars ontlasting eten, zetten ze de dieren bij elkaar, zodat ze microbiota zich zou verspreiden bij hun lotgenoten. Wanneer sociaal verminderde drie weken oude muizen moeders op een vetrijk dieet werden gecombineerd met normale muizen, werd een volledig herstel van de darm microbioom en een gelijktijdige verbetering in het gedrag waargenomen binnen vier weken. De onderzoekers concludeerden dat een of meer heilzame bacteriesoorten belangrijk kan zijn voor normaal sociaal gedrag. Fecal-transplantatie experimenten in muizen zonder microbiota (kiemvrije muizen) gaven een causal bewijs dat een onevenwichtige microbiële ecologie in de muizen van moeders op een vetrijk dieet verantwoordelijk is voor hun sociale tekorten.
De bacterie die sociaal gedrag beinvloed
De onderzoekers wilden vervolgens weten welk specifieke bacterië soorten zorgen voor het sociale gedrag. Het bleek dat de Lactobacillus reuteri, die meer dan negen maal in de microbiome muizen moeders voorkwam, bij het vetrijke dieet was verminderd.
“We kweekten een stam van L. reuteri, oorspronkelijk geïsoleerd uit menselijke moedermelk, en introduceerde hem in het water van de nakomelingen van het vetrijkedieet moeders. We zagen dat de behandeling met deze enkele bacteriële stam het mogelijk was om hun sociale gedrag te redden”, zegt Buffington . Andere autisme-gerelateerd gedrag, zoals angst, herstelde niet door de reconstitutie van de bacteriën. Interessant is dat de auteurs ondervonden dat L. reuteri ook de productie bevorderde van de “hechting hormoon ‘oxytocine’, die zoals bekend een belangrijke rol in speelt bij sociaal gedrag is geassocieerd wordt bij mensen met autisme.
De onderzoekers keken ook of de beloning circuits bij het sociaal slechtzienden muizen disfunctioneel was. “Wij zagen dat, in reactie op een sociale interactie, er een gebrek was aan synaptische versterking in een belangrijke beloningsgebied van de hersenen die kunnen worden gezien bij de normale controle muizen”, zegt Costa-Mattioli. “Toen we de bacteriën terugzetten in de darmen van de nakomelingen van de moeders van het vetrijke dieet, konden we ook de veranderingen in de synaptische functie herstellen in het beloningscircuit.”
De onderzoekers menen dat hun werk, dat een menselijke bacteriële soort gebruikt om het oxytocine-peil te bevorderen en sociale gedragsgebreken bij deficiënte muizen te verbeteren, kan worden onderzocht als een probioticum interventie voor de behandeling van neurologische stoornissen bij mensen. “Dit is waar de wetenschap ons onverwacht leidt. We zouden kunnen zien of we deze benadering vrij snel kunnen ontwikkelen, niet alleen voor de behandeling van mensne met ASS, maar ook voor andere neurologische aandoeningen; hoe dan ook, dit is mijn onderbuikgevoel”, zegt Costa-Mattioli.
Baylor College of Medicine Original repoting door: Graciela Gutierrez