فك شفرة حوار مباشر بين ميكروبيوتا الأمعاء والدماغ

تنتشر نواتج ميكروبيوتا الأمعاء في مجرى الدم، وتنظم العمليات الفسيولوجية للمضيف سواء حيوان او انسان، بما في ذلك المناعة، والتمثيل الغذائي، ووظائف الدماغ. وقد اكتشف العلماء أن الخلايا العصبية في منطقة ما تحت المهاد في نموذج حيواني تكتشف بشكل مباشر الاختلافات في النشاط البكتيري وتتكيف مع الشهية ودرجة حرارة الجسم وفقًا لذلك

15 أبريل 2022 المصدر: معهد باستير

د. سالم موسى القحطاني

تنتشر نواتج ميكروبيوتا الأمعاء في مجرى الدم، وتنظم العمليات الفسيولوجية للمضيف سواء حيوان او انسان، بما في ذلك المناعة، والتمثيل الغذائي، ووظائف الدماغ. وقد اكتشف العلماء أن الخلايا العصبية في منطقة ما تحت المهاد في نموذج حيواني تكتشف بشكل مباشر الاختلافات في النشاط البكتيري وتتكيف مع الشهية ودرجة حرارة الجسم وفقًا لذلك. توضح هذه النتائج ان ذلك يتم عبر حوارًا مباشرًا يحدث بين ميكروبيوتا الأمعاء والدماغ، وهو اكتشاف يمكن أن يؤدي إلى نهج علاجي جديد لمعالجة الاضطرابات الأيضية مثل السكري والسمنة.

وقد ركز العلماء على مستقبل NOD2 (مجال قلة النوكليوتيدات) الموجود داخل معظم الخلايا المناعية. ووجدوا ان هذا المستقبل يكتشف وجود الببتيدات الموروببتيدية، وهي اللبنات الأساسية لجدار الخلية البكتيرية. علاوة على ذلك ، فقد ثبت سابقًا أن متغيرات الترميز الجيني لمستقبل NOD2 ترتبط باضطرابات الجهاز الهضمي، بما في ذلك مرض كرون ، وكذلك الأمراض العصبية واضطرابات المزاج. ومع ذلك، كانت هذه البيانات غير كافية لإثبات وجود علاقة مباشرة بين نشاط الخلايا العصبية في الدماغ والنشاط البكتيري في القناة الهضمية. تم الكشف عن ذلك من قبل اتحاد العلماء في الدراسة الجديدة.

باستخدام تقنيات تصوير الدماغ، لاحظ العلماء في البداية أن مستقبل NOD2 في الفئران يتم التعبير عنه بواسطة الخلايا العصبية في مناطق مختلفة من الدماغ، وخاصة في منطقة تعرف باسم الوطاء- hypothalamus. اكتشفوا لاحقًا أن النشاط الكهربائي لهذه الخلايا العصبية يتم كبته عندما تتلامس مع الببتيدات البكتيرية من القناة الهضمية. و يوضح إيفو جي بونيكا، رئيس قسم الأحياء والوراثة في وحدة جدار الخلية البكتيرية في معهد باستير (CNRS / Inserm): "تعتبر الببتيدات الموروببتيدية في الأمعاء والدم والدماغ علامات على انتشار البكتيريا". على العكس من ذلك، إذا كان مستقبل NOD2 غائبًا، فلن يتم قمع هذه الخلايا العصبية بواسطة الببتيدات الموروببتيدية. وبالتالي، يفقد الدماغ السيطرة على تناول الطعام ودرجة حرارة الجسم. ما يجعل الفئران تكتسب الوزن الزائد وتكون أكثر عرضة للإصابة بمرض السكري من النوع 2، خاصة عند الإناث الأكبر سنًا.

في هذه الدراسة، أظهر العلماء حقيقة مذهلة مفادها أن الخلايا العصبية ترى الببتيدات البكتيرية مباشرة، بينما كان يُعتقد أن هذه المهمة مخصصة في المقام الأول للخلايا المناعية. 

"إنه لأمر غير عادي أن نكتشف أن الأجزاء البكتيرية تعمل مباشرة على مركز الدماغ مثل منطقة ما تحت المهاد، والتي من المعروف أنها تدير الوظائف الحيوية مثل درجة حرارة الجسم والتكاثر والجوع والعطش،" وفق بيير ماري، عالم ورئيس وحدة الإدراك والذاكرة في معهد باستير.

وهكذا يبدو أن الخلايا العصبية تكتشف النشاط البكتيري (التكاثر والموت) كمقياس مباشر لتأثير تناول الطعام على النظام البيئي المعوي. يقول جيرارد إيبرل، رئيس وحدة البيئة والمناعة في معهد باستور (إنسيرم): "قد يؤدي الإفراط في تناول طعام معين إلى تحفيز النمو غير المتناسب لبعض البكتيريا أو مسببات الأمراض، مما يهدد التوازن المعوي".

يثير تأثير الببتيدات الموروببتيدية على الخلايا العصبية في الوطاء والتمثيل الغذائي أسئلة حول دورها المحتمل في وظائف الدماغ الأخرى، وقد تساعدنا في فهم الارتباط بين بعض أمراض الدماغ والمتغيرات الجينية لـ NOD2. 

يمهد هذا الاكتشاف الطريق لمشاريع جديدة متعددة التخصصات بين علوم الأعصاب وعلم المناعة وعلم الأحياء الدقيقة، وفي النهاية,  مصل لنهج علاجي جديد لأمراض الدماغ والاضطرابات الأيضية مثل السكري والسمنة.

https://www.sciencedaily.com/releases/2022/04/220415100551.htm

[1] This research unit is also known as the "Genes, Synapses and Cognition Laboratory" (Institut Pasteur/CNRS). Paris Brain Institute (CNRS/Inserm/Sorbonne Université/AP-HP) also contributed to these findings.

[2] The CNRS unit's name is the "Integrative and Molecular Microbiology Unit" and the Inserm unit's name is the "Host-Microbe Interactions and Pathophysiology Unit" (Institut Pasteur/CNRS/Inserm).

Story Source:

Materials provided by Institut Pasteur. Note: Content may be edited for style and length.