Hogyan befolyásolhatja a bélflóránk a mentális egészségünket?

Amikor mentális nehézségekkel – például tartós fáradékonysággal, depresszióval vagy szorongással – küzdünk, a terápiás fókusz hagyományosan szinte kizárólag az agyunkra, illetve a központi idegrendszerünkre irányul.

Ez persze logikusnak tűnhet, hiszen az érzelmeink és a gondolataink elsősorban „fejben dőlnek el”…

A modern molekuláris biológia azonban egy lenyűgöző paradigmaváltást hozott el: egyre több tudományos bizonyíték utal arra, hogy a mentális vagy pszichés problémák gyökerei – legalábbis részben – az emésztőrendszerünkben is keresendőek.

Az International Journal of Molecular Sciences folyóiratban 2022-ben megjelent átfogó tanulmány részletesen feltárta a mikrobiom-bél-agy tengely működését.

A kutatók bemutatták, hogy a bélrendszerünkben élő trilliónyi baktérium és egyéb mikroorganizmus – melyek össztömege elérheti az 1-2 kg-ot is – nem csupán az emésztés passzív résztvevői, hanem együttesen rendkívül aktív endokrin és neurológiai szerepet is betöltenek.

Ez a komplex ökoszisztéma ugyanis folyamatos biokémiai kommunikációt folytat az aggyal – és a bélflóra egyensúlyának felborulása (a diszbiózis) ma már bizonyítottan összefüggésbe hozható olyan kórképek kialakulásával és súlyosbodásával, mint a depresszió, a szorongás, a skizofrénia, az autizmus spektrumzavar vagy az ADHD.

De hogyan képesek a bélbaktériumok hatást gyakorolni a kognitív folyamatainkra, a mentális állapotunkra és a hangulatunkra?

A belső kommunikációs hálózatunk: Hogyan „beszélget” a bél az aggyal?

Ahhoz, hogy megértsük ezt a megdöbbentő kapcsolatot, el kell vetnünk azt az elképzelést, hogy szerveink elszigetelten, egymástól teljesen függetlenül működnek.

Számos kutatás alátámasztja, hogy például a bélrendszer és az agy között egy kiterjedt, nagysebességű információs hálózat húzódik, amivel a bél és az agy oda-vissza képesek befolyásolni egymás működését.

Ennek a kommunikációs hálózatnak a legfőbb biológiai csatornája a bolygóideg (nervus vagus). Anatómiai szempontból figyelemre méltó tény, hogy a bolygóidegen haladó idegi impulzusok mintegy 90%-a centripetális – azaz a bélből az agy felé tart – és csupán 10%-uk halad az ellenkező irányba, az agyból a bél irányába.

Leegyszerűsítve ez azt jelenti, hogy a bélből 9x annyi idegi impulzus megy az agy felé, mint fordítva, ami talán nem is meglepő tekintve, hogy a bélrendszer – a maga ~40 millió neuronjával – egy önálló, „második agyként” (enterális idegrendszer) működik.

Ez az enterális idegrendszerünk pedig folyamatosan “jelentést tesz” a koponyánkban lévő „főparancsnokságnak” – e jelentések “megfogalmazásában” pedig a bélbaktériumaink is aktívan részt vesznek.

A bélmikrobiom tagjai ugyanis képesek olyan neuroaktív anyagok és ingerületátvivők (neurotranszmitterek) szintetizálására, amelyeket az emberi agy is használ a mindennapi működése során:

• A Lactobacillus és Bifidobacterium fajok gamma-amino-vajsavat (GABA) termelnek, ami a központi idegrendszer legfőbb gátló, nyugtató hatású neurotranszmittere.
• Bizonyos Bacillus fajok képesek a dopamin és a noradrenalin előállítására.
• Az Escherichia és Enterococcus nemzetségek pedig aktívan részt vesznek a szerotonin anyagcseréjében.

Kevéssé ismert, de annál beszédesebb tény, hogy a szervezet teljes szerotoninkészletének (amelyet a köznyelv gyakran „boldogsághormonként” említ) megközelítőleg 95%-a a bélrendszerben termelődik, a bélnyálkahártya sejtjei és a mikrobiom interakciója révén.

De az agyi szerotonin-termeléshez szükséges előanyagok előállításában és feldolgozásában is jelentős szerepet játszik a bélflóra.

Ha tehát a bél mikrobiom ökoszisztémája sérül, annak szisztémás következményei lehetnek a hangulatszabályozásra nézve – azaz: ha a bélflórád felborul, a boldogságod biológiai forrása is elapadhat.

De valójában a helyzet ennél komplexebb lehet…

A kynurenin-útvonal: a gyulladás gátolhatja a szerotonin szintézisét?

Ha a bélflóra tagjai képesek neurotranszmittereket termelni, jogosan merülhet fel a kérdés: miként járulhat hozzá a mikrobiom felborulása a depressziós vagy szorongásos állapotokhoz?

A válasz – legalábbis részben – az immunrendszer és a fokozott bélpermeabilitás (más néven „áteresztő bél szindróma” vagy “leaky gut”) kapcsolatában keresendő.

Ugyanis amikor a bélflóra egyensúlya felborul, a bélfal sejtjeit összetartó kötések meggyengülhetnek, melynek következtében a bélfal áteresztőbbé válhat.

Az áteresztőbb bélfalon keresztül pedig bizonyos gram-negatív bélbaktériumok sejtfalából származó toxikus komponensek (lipopoliszacharidok, LPS) a véráramba juthatnak.

Ez pedig a szervezetben egy alacsony fokú, de folyamatos szisztémás gyulladásos választ (neuroinflammációt) válthat ki.

Ez a folyamatos gyulladás molekuláris szinten, akár közvetlenül is beavatkozhat a hangulatszabályozásba a következő folyamaton keresztül:

1. A gyulladás során felszabaduló anyagok, az ún. “pro-inflammatorikus citokinek” aktiválnak egy specifikus enzimet, az indoleamin 2,3-dioxigenázt (IDO enzim).
2. Az IDO enzim a szerotonin előanyagának számító triptofánt ahelyett, hogy engedné szerotoninná alakulni, egy másik anyagcsere útvonal, az ún. kynurenin-anyagcsereút felé tereli, ahol a triptofánból szerotonin helyett más – káros – anyagok keletkeznek.
3. Ennek eredményeként a szerotonin szintézise lecsökkenhet, miközben a központi idegrendszerben felszaporodhatnak a potenciálisan neurotoxikus metabolitok (például a kinolinsav).

Amíg tehát a szisztémás bélgyulladás fennáll, az agy biokémiai szinten is akadályoztatva lehet a megfelelő hangulatszabályozás fenntartásában.

Ez pedig az “általános rossz kedven” felül is hozzájárulhat olyan kórképekhez, mint például a szorongásos vagy depressziós állapotok.

Pszichiátriai kórképek a bél mikrobiom tükrében

A bélflóra és a különböző pszichiátriai állapotok közötti összefüggés ma már több, mint csupán tudományos elmélet.

A modern szekvenálási eljárásoknak köszönhetően a kutatók ma már képesek azonosítani azokat a specifikus mikrobiális eltolódásokat, amelyek az egyes pszichiátriai betegségekkel korrelálnak.

Major depresszió (MDD), szorongás, és a bél mikrobiom

• A depresszióval diagnosztizált betegek mikrobiomja gyakran jellegzetes mintázatot mutat: a vizsgálatok során szignifikánsan magasabb arányban mutatták ki náluk a gyulladásos folyamatokhoz köthető baktériumnemzetségeket (pl. Alistipes és Oscillibacter).
• Emellett lényegesen alacsonyabb mennyiségben mutatták ki bennük az egyes bélbaktériumok által termelt, és a bélsejteket tápláló ún. rövid szénláncú zsírsavakat (SCFA). Ezek közül is kiemelendő a jelentősen alacsony butirát-szintjük, hiszen a butirátnak kiemelten fontos szerepe van az egészséges bélfal fenntartásához.

A bélflóra összefüggése a bipoláris zavarral és a skizofréniával

• A bipoláris zavar drasztikus hangulatingadozásai mögött egy ugyancsak drasztikus bélrendszeri hiányállapot húzódhat meg. A betegeknél ugyanis a szénhidrátokat fermentáló és hasznos energiát (SCFA) termelő Clostridiaceae család baktériumainak száma négyszer alacsonyabb volt, mint az egészségeseknél.
• Skizofrénia esetében pedig kimutatták, hogy az agy-gerincvelői folyadékban felszaporodó kynurénsav (amely a fent említett gyulladásos útvonal terméke) gátolhatja a kritikus NMDA-receptorokat, ami hozzájárulhat a betegség pozitív tüneteiként számontartott hallucinációk és téveszmék kialakulásához.

Az autizmus spektrumzavar (ASD) és ADHD kapcsolata a bélbaktériumokkal

• A neurofejlődési zavarok és a gasztrointesztinális traktus állapota között régóta feltételeznek ok-okozati összefüggéseket: egy vizsgálat során például az autizmussal élő gyermekek 82,5%-ánál azonosítottak kísérő emésztőrendszeri tüneteket.
• Autizmus spektrumzavarral diagnosztizált pácienseknél gyakran megfigyelhető az alapvető baktériumtörzsek (Firmicutes/Bacteroidetes) arányának felborulása, valamint a szerotonin előanyagának számító indol anyagcseréjének zavara.
• Az ADHD-s betegeknél pedig azt mutatták ki, hogy a bélflórájuk túlzott mennyiségben termel egy bizonyos enzimet (ciklohexadiénil-dehidratáz), ami a dopamin előanyagának, a fenilalaninnak a szintéziséhez szükséges. A mikrobiom ezzel befolyásolhatja a központi idegrendszer dopaminháztartását – ezáltal hatással lehet a figyelemzavarra és a hiperaktivitásra is.

Új remény? – A pszichobiotikumok és a precíziós mikrobiom diagnosztika

A felismerés, hogy a mentális egészségünk összefügghet a bélbaktériumaink állapotával, új terápiás koncepciókat hívott életre: a bélflóra célzott befolyásolását személyre szabott étrenddel és életmóddal, illetve ún. pszichobiotikumok alkalmazásával.

Egyes klinikai vizsgálatok ugyanis azt igazolják, hogy bizonyos célzott probiotikus törzsek képesek lehetnek a központi idegrendszeri tünetek enyhítésére.

A kutatók például azt figyelték meg, hogy egy Lactobacillus helveticus R0052 és Bifidobacterium longum R0175 törzseket tartalmazó készítmény 30 napos szedése a vizsgálat alanyainál szignifikánsan csökkentette a depresszió és a szorongás mutatóit a kontrollcsoporthoz képest.

A precíziós orvoslás: miért elengedhetetlen a shotgun metagenomika?

A gyakorlati alkalmazás során azonban az egyik legnagyobb kihívás, hogy a bélflóra összetétele rendkívül egyedi – gyakorlatilag mint az ujjlenyomatunk!

Ezért is lehet az, hogy egy olyan étrend vagy készítmény, ami egy valakinél bevált, az másnál – az eltérő bélflóra miatt – hatástalan, vagy akár kifejezetten káros is lehet.

Azonban ha ilyen célból keresünk mikrobiom vizsgálatot, egyáltalán nem mindegy, hogy az adott vizsgálat milyen módszert, technológiát használ a bélflóra összetételének az elemzésére.

Jelenleg a piacon a legtöbb vizsgálat ún. 16S rRNS alapú mikrobiom teszt – amelyek alkalmasak ugyan a baktériumcsaládok vagy -nemzetségek azonosítására, de nem nyújtanak elegendő mélységű információt a funkcionális képességekről.

Így például nem derül ki belőlük, hogy a bélflóránk képes-e megfelelő mennyiségű GABA-t vagy SCFA-t szintetizálni.

A bél-agy tengely defektusainak pontos feltárásához tehát más vizsgálati technológiára – a DeltaBiome által alkalmazott ún. shotgun metagenomikai szekvenálásra – van szükség, hiszen ez az a vizsgálati módszer, amely:

• Funkcionális profilalkotást tesz lehetővé: Képes azonosítani, hogy a bélflóra rendelkezik-e azokkal a génekkel, amelyek a neuroaktív anyagok, szerotonin-prekurzorok vagy rövid szénláncú zsírsavak termeléséhez szükségesek.
• Feltérképezi a gyulladásos potenciált: Nagy felbontásban mutatja meg, ha túlzottan jelen vannak a szisztémás gyulladással (LPS-kibocsátással) vagy bélpermeabilitás-növekedéssel összefüggésben álló baktériumfajok.
• Lehetővé teszi a személyre szabott terápiát: A pontos hiányosságok ismeretében teret adhat a személyre szabott étrend és életmód kialakítására, valamint a célzott, specifikus pre-, pro- vagy pszichobiotikumokkal történő beavatkozásra (a „vaktában” történő próbálkozások helyett).

Összegzés: a bél mikrobiom és a mentális egészség kapcsolata

A pszichiátria és a gasztroenterológia határvonalai egyre inkább elmosódnak: a legújabb tudományos bizonyítékok ugyanis egyöntetűen azt mutatják, hogy a mentális egészségünk megőrzése vagy támogatása gyakran a bélrendszerünk egyensúlyának helyreállításán is múlhat.

A mikrobiom-bél-agy tengely mélyreható megértése és a modern, DNS-alapú mikrobiom vizsgálatok (shotgun szekvenálás) együttes alkalmazása olyan személyre szabott megoldásoknak ad teret, amelyek új távlatokat nyithatnak a pszichiátriai és kognitív zavarok kezelésében.

Fedezd fel a DeltaBiome shotgun-típusú bél mikrobiom vizsgálatát, ezen a linken keresztül! →

Referencia: Góralczyk-Bińkowska, A., Szmajda-Krygier, D., & Kozłowska, E. (2022). The Microbiota-Gut-Brain Axis in Psychiatric Disorders. International journal of molecular sciences, 23(19), 11245. https://doi.org/10.3390/ijms231911245