Bagaimana Bakteri Gut Berhubungan dengan Keterampilan Motor di Parkinson

Para ilmuwan telah menemukan untuk pertama kalinya hubungan fungsional antara bakteri di usus dan penyakit Parkinson.

Perubahan komposisi populasi bakteri usus - atau mungkin bakteri usus itu sendiri - secara aktif berkontribusi, dan bahkan mungkin menyebabkan, kemunduran keterampilan motorik yang merupakan ciri khas penyakit ini. Temuan ini memiliki implikasi yang mendalam untuk pengobatan Parkinson, kata periset.

Parkinson’s affects 1 million people in the US and up to 10 million worldwide, making it the second most common neurodegenerative disease. Characteristic features include tremors and difficulty walking, aggregation of a protein called alpha-synuclein (?Syn) within cells in the brain and gut, and the presence of inflammatory molecules called cytokines within the brain. In addition, 75 percent of people with the disease have gastrointestinal abnormalities, primarily constipation.

"Perut adalah rumah permanen bagi beragam komunitas bakteri bermanfaat dan terkadang berbahaya, yang dikenal sebagai mikroba, yang penting untuk pengembangan dan fungsi sistem kekebalan dan saraf," kata Sarkis Mazmanian, profesor mikrobiologi di Institut California Teknologi.

"Hebatnya, 70 persen dari semua neuron dalam sistem saraf perifer - yaitu otak atau sumsum tulang belakang - berada di usus, dan sistem saraf usus terhubung langsung ke sistem saraf pusat melalui saraf vagus. Karena masalah GI sering mendahului gejala motorik bertahun-tahun, dan karena kebanyakan kasus PD disebabkan oleh faktor lingkungan, kami berhipotesis bahwa bakteri di usus dapat menyebabkan PD. "


grafis berlangganan batin


Tikus bebas kuman

To test this, the researchers utilized mice that overproduce ?Syn and display symptoms of Parkinson’s. One group of mice had a complex consortium of gut bacteria; the others, called germ-free mice, were bred in a completely sterile environment and thus lacked gut bacteria. The researchers had both groups of mice perform several tasks to measure their motor skills, such as running on treadmills, crossing a beam, and descending from a pole. The germ-free mice performed significantly better than the mice with a complete microbiome.

"Ini adalah saat 'eureka'."

"Ini adalah momen 'eureka'," kata Timothy Sampson, seorang sarjana postdoctoral dalam biologi dan teknik biologi dan penulis pertama makalah tersebut di jurnal tersebut. Sel. “The mice were genetically identical; both groups were making too much ?Syn. The only difference was the presence or absence of gut microbiota. Once you remove the microbiome, the mice have normal motor skills even with the overproduction of ?Syn.”

"Ketiganya ciri khas Parkinson hilang dalam model bebas kuman," kata Sampson. "Sekarang kami cukup yakin bahwa bakteri usus mengatur, dan bahkan dibutuhkan, gejala PD. Jadi, kami ingin tahu bagaimana ini terjadi. "

Tutup lingkarannya

Ketika bakteri usus memecah serat makanan, mereka menghasilkan molekul yang disebut asam lemak rantai pendek (SCFAs), seperti asetat dan butirat. Penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa molekul ini juga bisa mengaktifkan respon kekebalan otak.

So, researchers hypothesized that an imbalance in the levels of SCFAs regulates brain inflammation and other symptoms of PD. Indeed, when germ-free mice were fed SCFAs, cells called microglia—which are immune cells residing in the brain—became activated. Such inflammatory processes can cause neurons to malfunction or even die. In fact, germ-free mice fed SCFAs now showed motor disabilities and ?Syn aggregation in regions of the brain linked to PD.

Dalam eksperimen terakhir, Mazmanian dan kelompoknya berkolaborasi dengan Ali Keshavarzian, seorang ahli gastroenterologi di Rush University di Chicago, untuk mendapatkan sampel tinja dari pasien PD dan dari kontrol yang sehat. Sampel mikrobioma manusia dipindahkan ke tikus bebas kuman, yang kemudian sangat menunjukkan gejala PD. Tikus ini juga menunjukkan kadar SCFA yang lebih tinggi pada kotorannya. Sampel tinja transplantasi dari individu sehat, sebaliknya, tidak memicu gejala PD, tidak seperti tikus yang menyimpan bakteri usus dari pasien PD.

"Ini benar-benar menutup lingkaran untuk kita," kata Mazmanian. "Data menunjukkan bahwa perubahan pada microbiome usus kemungkinan lebih besar daripada hanya konsekuensi dari PD. Ini adalah temuan provokatif yang perlu dipelajari lebih lanjut, namun kenyataan bahwa Anda dapat mencangkok mikrobiom dari manusia ke tikus dan mentransfer gejala menunjukkan bahwa bakteri merupakan penyumbang utama penyakit. "

Temuan ini memiliki implikasi penting untuk pengobatan Parkinson, kata periset.

"Untuk banyak kondisi neurologis, pendekatan pengobatan konvensional adalah mendapatkan obat ke otak. Namun, jika PD memang tidak semata-mata disebabkan oleh perubahan otak tapi dengan perubahan mikrobioma, Anda mungkin hanya perlu memasukkan obat ke dalam usus untuk membantu pasien, yang jauh lebih mudah dilakukan, "kata Mazmanian.

Obat semacam itu bisa dirancang untuk memodulasi kadar SCFA, memberikan probiotik yang bermanfaat, atau menghilangkan organisme berbahaya. "Konsep baru ini dapat menyebabkan terapi yang lebih aman dengan efek samping yang lebih sedikit dibandingkan perawatan saat ini."

Pendanaan berasal dari Yayasan Larry L. Hillblom, Yayasan Knut dan Alice Wallenberg, Swedish Research Council, Mr. dan Mrs. Larry Field, Heritage Medical Research Institute, dan National Institutes of Health.

Sumber: Caltech

Buku terkait:

at Pasar InnerSelf dan Amazon