Mit seinen 100 Millionen Nervenzellen, die den Darm hat einen Ruf erworben, da der Körper das „zweite Gehirn“—mit dem entsprechenden realen Gehirn zu verwalten Dinge wie Darm-Muskel-Aktivität und Enzym-Sekretion. Eine wachsende Gemeinschaft von Wissenschaftlern sind nun auf der Suche, um zu verstehen, wie gut Neuronen interagieren mit Ihren Gehirn-Pendants, und wie Fehler in diesem Prozess können zu Krankheiten führen.
Jetzt, neue Forschung zeigt, dass Darmbakterien spielen eine direkte Rolle in diesen neuronalen Kommunikation, bestimmen das Tempo der intestinalen Motilität. Die Forschung, geleitet in Mäuse und veröffentlicht in der Natur, lässt auf einen bemerkenswerten Grad der Kommunikation zwischen unserem Nervensystem und der Darmflora. Es können auch Auswirkungen für die Behandlung von Magen-Darm-Bedingungen.
„Wir beschreiben, wie Mikroben regulieren kann eine neuronale Schaltung, die beginnt, in den Darm, geht an das Gehirn, und kommt zurück auf den Bauch“, sagt Rockefeller Daniel Mucida, associate professor und Leiter des Labors für Mukosale Immunologie. „Einige der Neuronen in diesem Schaltkreis zugeordnet sind, Reizdarm-Syndrom, so ist es möglich, dass die fehlregulation dieser Schaltung prädisponiert zu IBS.“
Die Arbeit wurde geleitet von Paul A. Müller, ein ehemaliger student im Aufbaustudium in der Mucida lab.
Wie Mikroben Kontrolle Motilität
Um zu verstehen, wie das zentrale Nervensystem Sinne Mikroben in den Darm, Mucida und seine Kollegen analysierten Darm-verbundene Neuronen in den Mäusen, das fehlte Mikroben vollständig, so genannte keimfreie Mäuse, die von Geburt an in einer isolierten Umgebung, und nur Futter und Wasser, wurde gründlich sterilisiert. Sie fanden, dass einige gut-Neuronen verbunden sind aktiver in den keimfreien Mäusen als in den Kontrollen und express high levels eines Gens namens cFos, das ist ein marker für neuronale Aktivität.
Dieser Anstieg in der neuronalen Aktivität, die wiederum bewirkt, dass Nahrung langsamer als üblich durch den Verdauungstrakt der Mäuse. Wenn die Forscher behandelten die keimfreie Mäuse mit einem Medikament, das schweigen wird diese Darm-Neuronen, die Sie sah, intestinale Motilität zu beschleunigen.
Es ist unklar, wie die Neuronen spüren die Anwesenheit von Darm-Mikroben, aber Mucida und seine Kollegen fanden Hinweise, dass der Schlüssel kann eine Reihe von verbindungen bekannt, die als kurzkettige Fettsäuren, die durch Darmbakterien. Sie fanden heraus, dass niedrigere Konzentrationen dieser Fettsäuren in den Eingeweiden von Mäusen waren assoziiert mit einer größeren Aktivität der Darm-Neuronen verbunden. Und wenn Sie verstärkt die tierischen Darm Konzentrationen dieser verbindungen, die Tätigkeit in Ihren Darm Neuronen verringert. Andere mikrobielle verbindungen und Darm-Hormone, die änderung mit der mikrobiota wurden auch gefunden, um zu regulieren die neuronale Aktivität, was darauf hindeutet, weitere Spieler in dieser Schaltung.
Neuronen in Kontrolle
Weitere Experimente zeigten ein Rätsel, jedoch. Die Wissenschaftler sahen, dass die bestimmte Art von Darm-verbundenen Neuronen aktiviert, die durch die Abwesenheit von Mikroben erstreckt sich nicht auf die freiliegende Oberfläche des Darms, was darauf hindeutet, dass Sie kein Gefühl für die Fettsäure-Ebenen direkt.
So Mucida und seine Kollegen beschlossen, verfolgen Sie die Schaltung nach hinten und fand eine Reihe von Hirnstamm-Neuronen, die zeigen, dass erhöhte Aktivität in germ-free mice. Wenn die Forscher manipuliert Bekämpfung von Mäusen gezielt zu aktivieren dieselben Neuronen, sahen Sie eine Erhöhung der Aktivität des Darms Neuronen und eine Abnahme der Motilität.
Die Forscher arbeiten weiter rückwärts, nächste konzentrieren Ihre Aufmerksamkeit auf die sensorischen Neuronen, die senden Signale aus dem Darm zu den Hirnstamm. Ihre Experimente zeigten diese sensorischen Neuronen erweitert, um die Schnittstelle der Bereiche des Darms ausgesetzt sind, sind hohe mikrobielle verbindungen, einschließlich Fettsäuren. Sie wandte sich ab dieser Neuronen, zu imitieren, was passiert in keimfreien Mäusen das fehlen der Fettsäuren, oder assoziierten Darm-Signale, beobachtet und aktiviert Neuronen im Hirnstamm, sowie die Aktivierung der Darm-Nervenzellen, die Kontrolle der intestinalen Motilität.