Praca opublikowana w 2014 roku w Science Translational Medicine przedstawia nowe spojrzenie na temat rozwoju bariery krew mózg. Badanie na myszach, przeprowadzone przez naukowców ze szwedzkiego Karolinska Institutet, z Singapuru i z USA donosi, że mikroby naturalnie zamieszkujące przewód pokarmowy, mogą wpłynąć na integralność bariery krew-mózg, która chroni ten narząd przed szkodliwymi substancjami znajdującymi się we krwi.
Według autorów, uzyskane przez nich wyniki przedstawiają dowody, na to że nasze rodzime mikroorganizmy przyczyniają się do mechanizmu, który uszczelnia wspomnianą barierę przed urodzeniem. Ich doświadczenie potwierdza również wcześniejsze obserwacje mówiące o tym, że mikroflora jelitowa nie jest bez znaczenia dla rozwoju mózgu i jego funkcji.
Bariera krew-mózg, tworzona przez ścisłe połączenia pomiędzy komórkami śródbłonka znajdującego się w naczyniach krwionośnych, jest wysoce selektywna – uniemożliwia niepożądanym cząsteczkom i komórkom przedostanie się do mózgu. Naukowcy zwracają uwagę, że transport cząsteczek przez barierę krew-mózg może być modulowany przez bakterie bytujące w jelitach – a zatem odgrywają one ważną rolę w ochronie mózgu.
Barierę pomiędzy krwią a macierzą zewnątrzkomórkową mózgu tworzy szczelna struktura tzw. komórek endotelialnych (komórki wyściełające ściany naczyń krwionośnych), połączonych ze sobą za pomocą białkowych złącz.
Naukowcy porównali rozwój bariery krew-mózg u sterylnych i niesterylnych mysich płodów. Zwierzęta normalnie skolonizowane charakteryzowały się prawidłowym uszczelnieniem bariery krew-mózg. Wykryte przeciwciała, które na początku ich rozwoju bez problemu przedostawały się do mózgu, pod koniec okresu płodowego były blokowane; z kolei w grupie myszy sterylnych, przeciwciała nadal przekraczały barierę krew-mózg. Zwiększoną przepuszczalność bariery powiązano z dezorganizacją i niską ekspresją białek w ścisłych połączeniachmiędzy komórkami. Co gorsze, taki stan może nadal występować w dorosłym życiu, jeżeli flora bakteryjna pozostanie niezmieniona. Do tej pory uważano, że mikrobiota ma wpływ na nasze zdrowie dopiero po narodzinach, a teraz wiemy już, że spora część procesów związanych z nieoptymalną florą jelit może zachodzić jeszcze na etapie życia płodowego.
W trakcie kolejnych doświadczeń okazało się, że u dorosłej myszy, transplantacja kału od osobnika zdrowego, nie tylko zmieniła ekspresję białek odpowiedzialnych za tworzenie ścisłych połączeń w barierze krew-mózg, ale również ingerowała w jej przepuszczalność. Podobny efekt uzyskano podając sterylnej myszy krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe, będące produktami metabolizmu bakterii.
Kolonizacja sterylnych myszy bakterią Clostridium tyrobutyricum (szczepprodukujący maślan podczas fermentowania prebiotyków), przyczyniła się do uszczelnienia bariery krew-mózg; podawanie Bacteroides thetaiotaomicron oraz maślanu sodu zmniejszyło przepuszczalność bariery. Model zwierzęcy udowadnia, że krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe mają duży wpływ na regulację substancji transportowanych do mózgu. Naukowcy stwierdzili również, że wszystko co zakłóci homeostazę mikrobioty, może odbić się na szczelności bariery krew-mózg.
- V. Braniste, M. Al-Asmakh, C. Kowal, et al. The gut microbiota influences blood-brain barrier permeability in mice. Science Translational Medicine, 2014; 6 (263): 263ra158
- Karolinska Institutet. (2014, November 19). Gut microbiota influences blood-brain barrier permeability. ScienceDaily, May 8, 2016.
- foto.: National Institute on Aging, National Institutes of Health