Het is al langer bekend dat je darmflora invloed heeft op het functioneren van je hersens, maar die conclusies zijn gebaseerd op dierproeven en preklinisch onderzoek. Nu zijn de darmflora en hersensfuncties bekeken bij een groep jonge vrouwen. De onderzoeksters ontdekten dat microbiële processen die betrokken zijn bij de productie en afbraak van neuroactieve stoffen, verband houden met de niveaus van gamma-aminoboterzuur (GABA) en glutamaat in specifieke hersengebieden. Dat zijn de twee belangrijkste signaaloverbrengers in de hersens. GABA remt hersenactiviteit en glutamaat bevordert die. De balans tussen die twee stoffen speelt een belangrijke rol in de aanpasbaarheid van de hersens (neuroplasticiteit) en (dus) mentale gezondheid en kennisverwerving.
De wetenschapsters rond Kathrin Cohen Kadosh en Nicola Johnstone van de universiteit van Surrey onderzochten 61 gezonde jonge vrouwen in de leeftijd van 17 tot 25 jaar. Ze gebruikten de protonmagnetische resonantietechniek (een niet-invasieve hersenbeeldvormingstechniek) om de GABA- en glutamaatniveaus in drie hersengebieden te meten. Ook werden ontlastingmonsters genetisch geanalyseerd om de genetische capaciteit van de darmmicroben van de deelnemers te bepalen om metabolische processen uit te voeren waarbij GABA, glutamaat, korte vetzuren en andere neuroactieve stoffen betrokken zijn.
De onderzoeksters ontdekten dat de relatie tussen de darmflora en de hersenchemie niet uniform was in de hersens. In plaats daarvan waren verschillende microbiële routes geassocieerd met GABA, glutamaat en de activerings-/remminsbalans in verschillende hersengebieden.
Het lijkt er op dat de inferieure occipitale gyrus (een visueel verwerkingsgebied dat in het onderzoek als vergelijkingsgebied was opgenomen) het breedste scala vertoont aan associaties met microbiële routes. Deze omvatten routes die betrokken zijn bij glutamaatafbraak, GABA-stofwisseling, korte vetzuren, inositol en para-cresol.
De anterieure cingulate cortex (een deel van de hersenschors dat betrokken is bij aandacht, cognitieve controle en emotionele sturing) vertoonde een duidelijk patroon met betrekking tot microbiële glutamaat- en propionaatroutes. De dorsolaterale prefrontale cortex, die betrokken is bij cognitieve controle en emotiesturing, vertoonde een selectievere associatie met een microbiële GABA-productieroute.
Cohen Kadosh: “Jarenlang was veel van wat we wisten over het microbioom en de hersenchemie afkomstig uit dierstudies. Wat hier zo spannend is, is dat we de darmflora en de hersenchemie bij dezelfde levende mensen kunnen bestuderen en zien dat het neuroactieve potentieel van daarvan verband houdt met de chemische balans van specifieke hersengebieden.”
“Het feit dat verschillende hersengebieden verschillende verbanden vertoonden, is bijzonder interessant. Het suggereert dat de darm/hersenas geen eenvoudige route is die uniform door de hele hersens werkt. We zien nu een veel specifiekere regionale analyse, waardoor we biologische routes veel nauwkeuriger kunnen onderzoeken.”
Angst, depressie en slaap
Cohen en de haren vonden ook verbanden tussen specifieke microbiële processen in de darmen en zelfgerapporteerde angst, depressieve symptomen en slaapkwaliteit. Een GABA-gerelateerd microbieel proces werd geassocieerd met angst als persoonlijkheidskenmerk en sociale angst, terwijl processen die betrokken zijn bij het tryptofaanstofwisseling werden geassocieerd met depressieve symptomen en sociale angst. Een proces dat betrokken is bij de productie van het korte vetzuur propionaat (afgeleide van propionzuur) werd ook geassocieerd met een slechtere slaapkwaliteit.
“Wat deze studie bijzonder interessant maakt”, zegt medeonderzoekster Nicola Johnstone, “is dat we informatie op verschillende niveaus met elkaar konden verbinden; microbiële genen in de darmen, neurochemie in de hersens en psychologische metingen bij dezelfde deelnemers. We beweren niet dat een bepaalde darmbacterie angst veroorzaakt of een bepaalde chemische stof in de hersens verandert. Maar deze resultaten geven ons veel specifiekere aanwijzingen over welke microbiële functies relevant kunnen zijn voor de communicatie tussen darmen en hersens en waar in de hersens die verbanden tot uiting kunnen komen.”
De onderzoeksters benadrukken dat de bevindingen associaties aantonen en geen oorzaak/gevolgrelatie. Het onderzoek was een dwarsdoorsnedeonderzoek, wat betekent dat de onderzoeksters niet kunnen vaststellen of verschillen in het darmmicrobioom de hersenchemie beïnvloeden, of dat hersen- en gedragsfactoren de darm beïnvloeden, of dat andere biologische processen beide beïnvloeden.
De onderzoeksters maten ook het genetische potentieel van het darmmicrobioom om specifieke metabolische functies uit te voeren, in plaats van rechtstreeks de door de bacteriën geproduceerde metabolieten te meten. Cohen: “Wij denken niet dat de verklaring simpelweg is dat bacteriën in de darm een signaalstof produceren die vervolgens rechtstreeks naar de hersens reist. De biologie is waarschijnlijk veel interessanter dan dat.”
“Darmorganismen zouden de hersens indirect kunnen beïnvloeden via verschillende routes, waaronder de nervus vagus, afweerreacties, de darmbarrière en andere metabolieten in de darm. Onze bevindingen helpen de microbiële routes te verkleinen die nu experimenteel getest moeten worden.”
“De volgende vraag is of het veranderen van deze routes daadwerkelijk de hersenchemie kan veranderen. Dat vereist grotere longitudinale en interventiestudies, maar we hebben nu specifieke biologische doelwitten om te onderzoeken.”
Bron: Alpha Galileo