piątek, 25 marca 2011

podszepty wewnętrznej bioróżnorodności

ResearchBlogging.orgZawartość naszego brzucha wpływa na nasze zachowanie, donoszą kanadyjscy naukowcy. Nie mają na myśli składników ostatnio zjedzonego posiłku, choć i te nie pozostają bez wpływu, na przykład poziom cukru we krwi ma duży związek z funkcjonowaniem naszego organu do myślenia. Tym razem chodzi o coś znacznie bardziej subtelnego. Nasza biota jelitowa, składająca się na legendarne dwa kilogramy z wagi dorosłego mężczyzny stanowiące obce komórki, komunikuje się z naszym mózgiem, w pewnym stopniu regulując nasze zachowanie. Nieprawdopodobne?

Biota zamieszkująca układy pokarmowe każdego z nas jest unikalna i tym samym zróżnicowana pomiędzy poszczególnymi ludźmi. Istnieją jednak pewne optymalne poziomy owych żyjących z nami w symbiozie organizmów, umożliwiające nam skuteczne trawienie i produkcję niektórych witamin. Od dawien dawna wiadomo, iż nadmierne ilości pożytecznych bakterii, rozprzestrzeniające się po reszcie organizmu, skutkować mogą pojawieniem się symptomów chorobowych. Konieczność koegzystencji z obcymi organizmami żyjącymi wewnątrz naszych ciał, jak również pełnienie funkcji trawiennych (skutkujących kontaktem z wieloma patogenami pokonującymi nasze linie obrony w drewnianym koniu pożywienia) powoduje powstawanie delikatnych zależności uwzględniających układ odpornościowy, hormonalny a także neurowydzielniczy (działający poprzez wydzielanie odpowiednich hormonów regulujących funkcjonowanie naszego mózgu), służących do koordynacji zadań mózgu i brzucha.

Bardzo istotną rolę w tej komunikacji odgrywa tzw. oś podwzgórze-przysadka-nadnercza - układ nieustannej wymiany informacji wewnątrz mózgu a także pomiędzy mózgiem a gruczołami nadnerczy. Przy jej pomocy organizm reguluje swoje reakcje na stres, kieruje trawieniem, układem odpornościowym a także naszym nastrojem i emocjami czy wydatkowaniem energetycznym i gromadzeniem zapasów. Wiele substancji chemicznych regulujących nasze zachowanie przewija się właśnie przez ten układ, w dużej mierze zresztą wspólny dla wielu organizmów żyjących na Ziemi. Przypuszcza się m.in., że jego zaburzenia odgrywają rolę w powstawaniu niektórych postaci depresji.

Układ odpornościowy w aukcji. Nieustraszone
granulocyty obojętnochłonne otaczają komórki
grzybów.
Zaburzenie komunikacji z naszymi mikroskopijnymi towarzyszami niejednokrotnie prowadzi z kolei do pojawienia się nieprawidłowości w pracy organizmu, *tak jak w wypadku chorób autoimmunologicznych. Badania naukowców z kanadyjskiego McMaster University pokazują, że może chodzić również o zaburzenia zachowania. Wzięły w nich udział wyjałowione myszy, wolne organizmów bakteryjnych zwykle zamieszkujących ich układy trawienne. Obserwowano ich zachowanie w laboratoryjnym labiryncie, co pozwoliło zmierzyć ich zdolność uczenia się i zapamiętywania. Badacze założyli, że komunikacja bioty bakteryjnej z mózgiem, odbywająca się przy pomocy osi podwzgórze-przysadka-nadnercze, ma wpływ na rozwój centralnego układu nerwowego. Kolonizacja jałowego jeszcze organizmu noworodka przez pochodzące od matki i ze środowiska bakterie zbiega się bowiem w czasie z pewnymi krytycznymi dla rozwoju mózgu okresami.

U myszy, oprócz zmian w lękliwości z jaką podejmowały się eksplorowania labiryntu, zaobserwowano m.in. rozregulowanie wydzielania mózgopochodnego czynnika neurotropicznego (ang. brain-derived neurotrophic factor, *BDNF), substancji kluczowej dla rozwoju neuronów i tworzenia się synaps. Niedostateczne ilość tej substancji obserwuje się u ludzi dotkniętych wieloma rodzajami zaburzeń psychicznych, w tym również zaburzeniami wywołanych chronicznym stresem. Sprawa nie jest jednak tak prosta jak mogłoby się wydawać - powiązanie pomiędzy poziomami BDNF a zaburzeniami lękowymi wydaje się być sprawą skomplikowaną i trudno póki co wskazać jednoznaczny mechanizm je łączący. Co ciekawe jednak, poprzednie badania przeprowadzane w podobny sposób, wykazały, że ponowne zasiedlenie myszy przez stosowne bakterie skutkowało odwróceniem się zmian w zachowaniu.

Pałeczki bakterii E. Coli na pożywce agarowej
Sprawa ma się interesująco także z probiotykami. Zaobserwowano, iż pewne szczepy określanych tym mianem bakterii wpływają na obniżenie poziomu lęku i stresu u badanych ludzi, jak również poprawiają nastrój pacjentów dotkniętych zespołem jelita drażliwego (często cierpiących również na zaburzenia natury psychicznej). Nie jest do końca znany mechanizm działania probiotyków na ludzkie nastroje, przypuszczalnie jednak redukują one stany zapalne i redukując stres oksydacyjny (zaburzenia w funkcjonowaniu komórek, mające znaczenie w wypadku wielu chorób, takich jak choroba Parkinsona i Alzheimera), jak również poprawiają ogólne odżywienie organizmu. W wypadku innych szczepów bakterii zaobserwowano redukujący wpływ na produkcję hormonów stresu a także osłabianie biochemicznych mechanizmów obserwowanych u ludzi dotkniętych depresją. Istnieją także przesłanki pozwalające wnioskować o wpływie antybiotyków na ruchliwość potraktowanych nimi myszy.

Odkrycie otwiera zupełnie nowe drogi w leczeniu zaburzeń lękowych. Można wyobrazić sobie odmienne od dotychczasowego podejście w farmakoterapii - w miejsce, mających niekiedy silne skutki uboczne leków działających na poziomie mózgu, możliwe będzie być może leczenie zastosowane do reszty ciała, układu pokarmowego lub odpornościowego.



grafika:
lodowy neuron - © Quidam, użyto za zgodą autorki
neutrofile i pałeczki E. Coli - CC-BY-NC-ND Wellcome Images; [1] [2]


Źródło:
Neufeld KM, Kang N, Bienenstock J, & Foster JA (2011). Reduced anxiety-like behavior and central neurochemical change in germ-free mice. Neurogastroenterology and motility : the official journal of the European Gastrointestinal Motility Society, 23 (3) PMID: 21054680
Cryan JF, & O'Mahony SM (2011). The microbiome-gut-brain axis: from bowel to behavior. Neurogastroenterology and motility : the official journal of the European Gastrointestinal Motility Society, 23 (3), 187-92 PMID: 21303428

11 komentarzy:

  1. Ciekawe na ile ta interakcja z Actimelem w brzuchu przyczynia się w filogenezie do rozwoju (samo)świadomości. Kolejny zwykły bodziec czy może czynnik krytyczny...

    A propos immunologicznego zagadnienia:
    Niedawno widziałem krótki, bo trwający 5 minut, wykład laureata chemicznego Nobla (Kary Mullis). Przedstawia w nim zaskakującą metodę walki z infekcjami. Rozwiązanie bardzo trywialne - trudno uwierzyć, iż nikt na to wcześniej wpadł (a może wręcz przeciwnie - ze względu na jakieś wady porzucono projekt). Niepożądane organizmy wybijane dzięki znacznikom przyciągającym przeciwciała.
    Choć oczywiście naiwne jest myślenie, że będzie to rozwiązanie ostateczne. Dałoby jednak większe pole manewru w tej nierównej walce.

    http://www.ted.com/talks/kary_mullis_next_gen_cure_for_killer_infections.html

    OdpowiedzUsuń
  2. Nie przypuszczam, żeby miało to odgrywać aż tak dużą rolę akurat w wypadku samoświadomości, nie widzę zazębiania się obszarów działalności naszego actimela i akurat tej funkcji ludzkiego mózgu.

    Podobne pomysły były, ale o ile dobrze rozumiem to co piszą tu, samo "przyklejanie" nie jest takie proste i właśnie Mullis wymyślił sposób, który może zadziałać.

    Mullis, poza jego dokonaniami, okazuje się być całkiem ciekawą postacią, do kompletu jego denajalizmów brakuje chyba tylko lądowania na Księżycu. Swoje nieszablonowe myślenie uważa za rezultat eksperymentów z LSD.

    Jeszcze odnośnie jego metody - faktycznie brzmi rewolucyjnie, jest na nią nawet patent, ale jakoś dziwnie o tym wszystkim głucho, choć jego firma działa.

    OdpowiedzUsuń
  3. Dzięki za linki. Fan astrologii - pora nadać mu polskie obywatelstwo. LSD jest łączone z kreatywnością ale stali użytkownicy często wpadają w paranoję. Więcej widzą, wszędzie dostrzegają spiski. I tak oto wiemy dlaczego cicho o jego metodzie, to po prostu kolejny syjonistyczny spisek.

    Co do samoświadomości, to niektórzy uważają, iż nakierowanie sieci neuronowej na samą siebie prowadzi właśnie do powstania "poczucia ja". Ważna wydaje się być też umiejętność oddzielenia "ja" od "inni" - inne organizmy niejako pomagają w rozwoju tożsamości. Może Actimel również na to wpływa, ale implicite poprzez wydzielanie bodźców (ontogenetycznie/filogenetycznie). Mnóstwo w tym supozycji, lecz jak zaczniemy się bawić w klonowanie, tworzenie człowieka i eugenikę to kto wie, może będzie można sprawdzić :D

    OdpowiedzUsuń
  4. Natura bawi się w klonowanie za nas, produkując bliźnięta jednojajowe (wbrew pozorom niejednokrotnie bardzo różne w sensie osobowości). Szkoda tylko, że żeby badać ludzi, trzeba badać ludzi (patrz dylematy etyczne). Przypuszczam zresztą, że mniej więcej to masz na myśli pisząc o możliwościach jakie dałyby badaczom eugenika i tworzenie ludzi.

    Myk z samoświadomością jest taki, że w lustrze rozpoznają się także sroki. Póki co, obserwuje się to wyłącznie u zwierząt żyjących w stadzie i to zgadzałoby się z tym, że potrzeba innych. Choć z drugiej strony, zależność może być odwrotna - być może dopiero zaistnienie pojęcia podmiotowości jako takiej pozwala szukać jej gdzieś poza mną.

    Pisałem kiedyś o postrzeganiu układu odpornościowego jako naszego interfejsu do komunikacji z innymi organizmami, wciąż nie widzę jednak dla bioty jelitowej roli większej niż np. jedzenia w rozwoju samoświadomości.

    Czytałem też kiedyś o pomyśle, że samoświadomość wynika z poczucia pozycji własnego ciała rozwijającego się u naszych nadrzewnych przodków i jako taka rozwinęła, ale nie przekonuje mnie to właśnie w kontekście srok, delfinów i słoni.

    Zaciekawił mnie wątek sieci neuronowych zwracających się ku sobie, chciałbyś to rozwinąć?

    OdpowiedzUsuń
  5. ale przecież "Minnesota Studies udowodniły, że każdą parę bliźniaków czeka dokładnie taki sam los" ;)
    przecież "Onet.pl donosił...Naukowcy: Bliźniaki noszą to samo ubranie przez całe życie"
    Mało dowodów? Mogę jeszcze przytoczyć artykuły z Gościa Niedzielnego!

    Bardziej poważnie: należałoby zacząć od zdefiniowania samoświadomości. Wszak niektórzy stosują to pojęcie wyłącznie w odniesieniu do ludzi, negując istnienie tej cechy u zwierząt. Test z lustrem jakkolwiek wnosi wiele do debaty i pomógł w rozwoju wielu teorii to jednak ma pewne wady. Psy nie zaliczają tego testu, a czy na pewno możemy odmówić im jakiejś formy samoświadomości (za przykład weźmy te zaliczane do najbardziej "inteligentnych" - Border collie)?

    Nawiązując do sieci neuronowych to chodzi tutaj o sprzężenia (feed-forward i feedback). O pomyśle pisze polski dość rzetelny (a jednak są tacy!) naukowiec. Odsyłam więc do samego źródła, bo warto, choć koncepcja ma kilka wad - co zresztą wytknęło kulturalnie kilkoro komentujących. Z tego co widzę, to dyskusja się od moich pierwotnych odwiedzin znacznie rozwinęła.
    http://www.racjonalista.pl/kk.php/s,1106

    Niestety jak każdy aktywny teoretyk musi się na czymś oprzeć. Przyjmuje aksjomatycznie nieredukowalną emergencję świadomości, co nastręcza dodatkowych problemów. Jeżeli narzekałbyś na nudę to możesz zapoznać się z moimi wypocinami; zestawieniem teorii umysłu (o zarzutach wobec emergencji jest tam też kilka zdań).
    http://www.racjonalista.pl/kk.php/s,633

    Masz znacznie większą mikrobiologiczną wiedzę ode mnie, dlatego z chęcią wyłapuję przytaczane tu ciekawostki. Napisane to wystarczająco przystępnym językiem, by nauczyć się czegoś nowego albo zmodyfikować swoje dotychczasowe spojrzenie. Przede wszystkim bodziec do dalszych poszukiwań i interdyscyplinarnej integracji.

    OdpowiedzUsuń
  6. Bliźnięta. Odsyłam do Każdy inny J. R. Harris (tak, właśnie czytam tę książkę, polecam, Harris trzyma poziom, co wcale nie jest takie proste biorąc pod uwagę regresję do średniej ;-)). Bliźnięta jednojajowe potrafią być zaskakująco zróżnicowane, w dodatku np. wcale nie podobają się im Ci sami potencjalni partnerzy (i vice versa).

    No właśnie, test lustra. Po pierwsze preferuje gatunki dobrze korzystające ze wzroku (choć M. Bekoff testował psowate przez rozpoznawanie własnego moczu). Po drugie, co właściwie testuje - zdolność do wyróżniania siebie z otoczenia i wiedzę o posiadaniu ciała. To chyba faktycznie nie jest cała samoświadomość (gdzie zdolności metapoznawcze, wyobraźnia, świadomość swoich stanów emocjonalnych...?). Niektóre psy są wybitnie inteligentne w dziedzinach takich jak wyuczalność w pewnych kwestiach (wynikających z ich natury zwierząt społecznych, drapieżników czy selektywnej hodowli pod kątami zdolności pasterskich czy innych) czy rozwiązywanie problemów, ale to niekoniecznie jakikolwiek wskaźnik samoświadomości.

    Nie mam zbyt dużej wiedzy mikrobiologicznej (wręcz nikłą), raczej uczę się na bieżąco, przygotowując do artykułu ;-). Ale dobrze wiedzieć, że znajdujesz tu dla siebie coś interesującego. Ja z kolei uzupełniam dzięki Tobie swoją wiedzę z zakresu kognitywistyki, podlinkowane artykułu przeczytam w najbliższym czasie i jeśli przyjdzie mi coś ciekawego do powiedzenia nie omieszkam się podzielić. Dzięki!

    OdpowiedzUsuń
  7. Historyjka z pogranicza opisanego tematu. Gdzieś tak z rok temu kupiłem sobie maślankę smakową w nowo otwartym po sąsiedzku sklepie. Wcześniej unikałem tego typu, a może raczej po prostu ich nie znałem, kojarząc ten napój raczej z produktem naturalnym, bez dodatków owocowych, choć i spożywany w takiej "czystej" postaci, znaczniej jednak rzadziej, bardzo mi smakował. Od tej chwili prawie że uzależniłem się od maślanek i jogurtów. Jeśli kilka dni ich nie piję, to chodzę jak na głodzie narkotycznym, rozdrażniony i chaotyczny w zachowaniu, natomiast kubek napoju po jakimś czasie mnie uspokaja, natomiast kilka godzin później powoduje lekką euforię.
    Kilka tygodni temu byłem zmuszony przyjmować antybiotyk. Choróbsko męczyło mnie samo w sobie i temat popijania przetworów mlecznych jakoś mnie omijał. Po terapii chciałem jak najszybciej odbudować sobie florę bakteryjną, więc zacząłem przyjmować jakiś probiotyk w kapsułkach. Pewnego dnia dostałem od znajomego do wykorzystania końcówkę jego synbiotyku i następnego dnia obudziłem się niezwykle pobudzony, w niesamowitym, pozytywnym nastroju. Każda następna kapsułka nastrajała mnie w podobny sposób na każdy dzień. Te kilka kapsułek wkrótce się skończyłem i wróciłem do swojego probiotyku - nastrój znikł.
    Staram się w miarę twardo stąpać po ziemi i wyczuwam, że cała ta opowiastka ma zbyt wiele niewyjaśnionych dziur, by próbować układać z niej jakiś logiczny ciąg zdarzeń. Jedno wiem na pewno - jeśli mam problemy żołądkowe, to strasznie boli mnie głowa. Ta zależność jest pewna i sprawdzona. Ba, ból głowy to najczęściej zapowiedź kłopotów gastrycznych, bólów brzucha itp. Gdy trzewia się uspokajają, wraca też dobry nastrój.

    OdpowiedzUsuń
  8. Ja byc glodny ja byc zly.

    OdpowiedzUsuń
  9. W ogóle nie znam się na zagadnieniach stricte medycznych, ale coś pewnie mogłoby być na rzeczy. Z tego co pamiętam, to co dzieje się w jelitowym układzie nerwowym (enteric nervous system) - a co związane jest z zawartością żołądka, jako, że to ją obsługuje - ma wpływ na nasze nastroje i samopoczucia. O ile ENS jest do pewnego stopnia autonomiczny, informacje wędrują w obie strony.

    Choroba lokomocyjna, chociaż mechanizm jest pewnie zgoła inny, to np. przypuszczalnie rezultat opróżniania żołądka w wyniku potencjalnego zatrucia - a przynajmniej takie wrażenie ma mózg, kiedy doświadczamy zaburzeń percepcji podobnych jak w wypadku zatrucia. Mnie zazwyczaj koszmarnie boli wtedy głowa.

    OdpowiedzUsuń
  10. Flora bakteryjna musi być nie tylko zbudowana ale też uzupełniana - co moim zdaniem jest utrudnione w nowoczesnym sterylnym i bakterio-fobicznym środowisku. Jestem przekonany, że redukcja tej flory wpływa negatywnie na zdrowie na wiele jeszcze nie odkrytych sposobów. Kiedyś wyczytałem taki argument popierający tezę, że odruch wkładania wszystkiego przez raczkujące dzieci do ust ma na celu zbudowanie swojej flory bakteryjnej. Jeśli tak, to jest to jeden z pierwszych i ważniejszych odruchów, takich jak ssanie.

    OdpowiedzUsuń
  11. Wiele wskazuje na to, że objawy niektórych chorób autoimmunologicznych faktycznie można łagodzić przez zasiedlenie człowieka pasożytami - faktycznie nasz układ odpornościowy może być przystosowany do większej liczby kontaktów z patogenami i niejako z nudów zabiera się za swoje komórki (pisałem o tym tutaj).

    Fascynująca informacja odnośnie brania rzeczy do ust. Kojarzysz może gdzie się z tym zetknąłeś?

    OdpowiedzUsuń

A co Ty o tym sądzisz?
Autor docenia komentarze podpisane. Jeśli nie posiadasz konta Google, najwygodniej będzie Ci użyć opcji Nazwa/adres URL, przy czym tego drugiego nie musisz wpisywać.