Làm thế nào để vi khuẩn đường ruột giúp chuột dập tắt ký ức sợ hãi?
Nghiên cứu mới trên chuột cho thấy vi khuẩn trong ruột có thể ảnh hưởng như thế nào đến khả năng giải phóng phản ứng sợ hãi. Nghiên cứu đưa ra manh mối chi tiết về cơ chế tế bào và phân tử kết nối ruột và não.
Trong 10–20 năm qua, các nhà khoa học đã quan sát cách vi khuẩn sống trong và trên cơ thể con người ảnh hưởng đến sức khỏe.
Bằng chứng đã xuất hiện về sự gián đoạn các cộng đồng vi sinh vật này có liên quan đến bệnh tật và thậm chí là thay đổi hành vi như thế nào.
Những mối liên quan này cũng thể hiện rõ ràng trong mối quan hệ giữa một số rối loạn tự miễn dịch và các tình trạng tâm thần.
Ví dụ, những người bị bệnh đa xơ cứng hoặc bệnh viêm ruột (IBD), có thể bị gián đoạn vi khuẩn đường ruột và bị rối loạn tâm trạng, lo lắng và trầm cảm.
Tuy nhiên, mặc dù những nghiên cứu này đã xác nhận sự tồn tại của trục não ruột, nhưng cơ chế làm nền tảng cho nó vẫn chưa rõ ràng.
Nghiên cứu mới, có trong một nghiên cứu gần đây Thiên nhiên giấy, cung cấp chi tiết chưa từng có về các quá trình tế bào và phân tử kết nối vi khuẩn đường ruột và tế bào não.
Đồng tác giả nghiên cứu David Artis, giáo sư miễn dịch học và giám đốc nghiên cứu IBD tại Weill Cornell Medicine ở Thành phố New York, cho biết: “Vẫn chưa ai hiểu được IBD và các tình trạng tiêu hóa mãn tính khác ảnh hưởng đến hành vi và sức khỏe tâm thần như thế nào.
Ông cho biết thêm: “Nghiên cứu của chúng tôi là bước khởi đầu của một cách mới để hiểu được bức tranh toàn cảnh.
Học và quên
Đối với nghiên cứu, GS Artis và các đồng nghiệp đã sử dụng chuột để tìm hiểu sự gián đoạn của vi khuẩn đường ruột ảnh hưởng đến các tế bào não như thế nào.
Họ đã dựa trên kiến thức chuyên môn của mình về hành vi động vật, giải trình tự gen và hóa học tế bào.
Cuộc điều tra tập trung vào việc các loài động vật có thể học và quên đi tác nhân gây sợ hãi như thế nào bằng cách sử dụng một thí nghiệm mà các nhà khoa học gọi là “điều hòa nỗi sợ và học về sự tuyệt chủng”.
Trong thí nghiệm, chuột học cách liên kết điện giật trên bàn chân với việc phát ra âm thanh đồng thời.
Cuối cùng, âm thanh tự nó có thể gợi ra phản ứng sợ hãi giống như bị điện giật.
Sau nhiều lần tiếp xúc với âm thanh mà không có điện giật đi kèm, chuột có xu hướng quên đi sự liên kết. Điều này là do bộ não của họ tự cập nhật thực tế rằng mối đe dọa không còn tồn tại.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng những con chuột có ruột không có mầm bệnh ngay từ khi sinh ra hoặc có lượng vi khuẩn đường ruột bị suy giảm đáng kể do điều trị bằng kháng sinh, cho thấy khả năng học hỏi rằng mối đe dọa không còn nữa. Nói cách khác, não của họ không cập nhật các điều kiện mới.
Các gen bị thay đổi trong microglia
Một cuộc điều tra di truyền về microglia trong não động vật đã làm sáng tỏ cơ chế phân tử đằng sau hiệu ứng này.
Các nhà nghiên cứu đã xem xét sự biểu hiện gen trong vỏ não trung gian trước trán (mPFC), “một khu vực của não được biết là rất quan trọng đối với việc học về sự tuyệt chủng”.
Microglia là các tế bào miễn dịch sống trong não và đóng nhiều vai trò trong sự phát triển và chức năng của nó.
Một trong những công việc của họ là giúp kích thích và cắt tỉa các kết nối giữa các tế bào thần kinh, hoặc các tế bào thần kinh, để sửa chữa lại các mạch não.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng sự vắng mặt của các vi khuẩn đường ruột đã làm thay đổi biểu hiện gen của microglia trong mPFC của chuột theo cách nó làm xáo trộn cách các tế bào thần kinh hình thành bình thường và loại bỏ các kết nối trong quá trình học và quên.
Nhóm nghiên cứu cũng tìm thấy những thay đổi đáng kể trong các chất hóa học trong não ở những con chuột thiếu vi khuẩn đường ruột, chẳng hạn như mức độ thay đổi của các phân tử có vai trò trong các bệnh tâm thần kinh như chứng tự kỷ và tâm thần phân liệt.
Phục hồi vi khuẩn đường ruột chỉ hoạt động đầu đời
Các nhà nghiên cứu cũng tiến hành các thí nghiệm trong đó họ khôi phục vi khuẩn đường ruột ở chuột không có mầm bệnh ở nhiều lứa tuổi khác nhau.
Họ phát hiện ra rằng những con chuột này có thể không học được phản ứng sợ hãi có điều kiện, nhưng chỉ khi chúng phục hồi vi khuẩn đường ruột ngay sau khi sinh.
Họ coi đây là một phát hiện quan trọng, vì nhiều tình trạng tâm thần liên quan đến khả năng tự miễn dịch cũng có mối liên hệ với các vấn đề xảy ra trong giai đoạn đầu của sự phát triển não bộ.
GS Artis nhận xét: “Trục ruột-não tác động đến mỗi con người, mỗi ngày trong cuộc sống của họ.
Mặc dù còn quá sớm để chắc chắn, đồng điều tra viên chính, Tiến sĩ Conor Liston gợi ý rằng với các nghiên cứu sâu hơn, những phát hiện này cuối cùng sẽ dẫn đến các mục tiêu điều trị mới.
“Đó là điều mà chúng tôi sẽ cần thử nghiệm trong tương lai,” anh nói.
“Chúng tôi đang bắt đầu hiểu thêm về cách thức đường ruột ảnh hưởng đến các bệnh đa dạng như bệnh tự kỷ, bệnh Parkinson, rối loạn căng thẳng sau chấn thương và trầm cảm.”
GS David Artis
