Probitikom protiv stresa

Probiotik za ublažavanje stresa

Mnogi ljudi doživljavaju osjećaj “nervoznog želuca” jer su naš mozak i crijeva tako zamršeno isprepleteni. Izreke poput „vjeruj svom unutruašnjem osjećaju“, „osjeti to u utrobi“ i „leptirićima u stomaku“ aludiraju na ovaj fenomen da mozak i crijeva impresioniraju jedni druge. Ovo je također poznato kao osovina crijevo-mozak, dvosmjerni komunikacijski sistem koji omogućava mozgu da utiče na crijeva i obrnuto.

Veza mozga i crijeva odavno je prepoznata. Postoje čak i visoke incidencije komorbiditeta između psihijatrijskih simptoma i gastrointestinalnih poremećaja, kao što je dobro poznata korelacija između IBS-a i anksioznosti. Saznanje o ovoj povezanosti navelo je istraživače i doktore da zauzmu drugačiji pristup pacijentu pod stresom tako što se prvo bave crijevima kroz probiotike. Komunikacijske sposobnosti između mozga i crijeva su nevjerovatne i sve počinje od mikrobioma, odnosno bakterija koje žive u našim crijevima.

Kako stres mijenja naš mikrobiom?

Mehanizmi kojima stres utiče na mikrobiom su složeni, multifaktorski i nisu u potpunosti shvaćeni. Međutim, sada znamo nekoliko mehanizama u kojima stres može imati direktan uticaj na sastav i funkciju crijevne mikrobiote. U svakom stresnom stanju, gdje se percipira pretnja, tijelo će reagovati. Akutni stres aktivira osovinu hipotalamus-hipofiza-nadbubrežna žljezda (HPA), kao i simpatički nervni sistem (SNS). Osa HPA oslobađa kortizol kako bi pripremila osobu da se prilagodi stresoru. Aktivacija SNS-a rezultira oslobađanjem norepinefrina, koji je odgovoran za dobro poznati fenomen „bori se ili bježi“.

Mikrobi u crijevima mogu reagovati na hormone i neurotransmitere sisara oslobođene ovim odgovorom na stres
Danas je široko poznato da mikrobi u crijevima mogu reagovati na hormone sisara i neurotransmitere oslobođene ovim odgovorom na stres. Početkom 1990-ih, dr. Mark Lyte je pokazao da kada se E. coli doda norepinefrin ili epinefrin, dolazi do značajnog povećanja rasta bakterija. Dalje studije su ponovile ove rezultate s različitim sojevima uključujući Campylobacter jejuni Helicobacter pylori, Pseudomonas aeruginosa i Salmonella entero . Također je dokazano da norepinefrin povećava sposobnost patogenih mikroba da se prianjaju na crijevni zid.

Povišen kortizol, proizvod odgovora na stres, također je povezan s promjenama u mikrobiomu. Studija koju su proveli Huang i saradnici pokazala je značajne promjene u mikrobiomu crijeva miševa nakon četiri sedmice primjene glukokortikoida. Ova promjena posebno je pokazala povećanje broja bakterija povezanih s proinflamatornim crijevnim okruženjem, naime Clostridiales i Lactobacilaceae. Druga studija koju su proveli Wu et al otkrila je da je primjena glukokortikoida uzrokovala značajno smanjenje raznolikosti mikrobioma, kao i povećanje infiltracije upalnih ćelija i smanjenje normalnog lučenja sluzi u debelom crijevu.

Ne samo da naše bakterije razumiju i reaguju na signale našeg tijela, kao što su norepinefrin i epinefrin, već mogu uticati i na naše ponašanje kroz slične mehanizme.

Može li uravnotežen mikrobiom promijeniti način na koji razmišljamo?

Mikrobi zapravo mogu proizvesti neurohemikalije koje su identične onima koje proizvode ljudi. Studije iz 1990-ih otkrile su da naše bakterije ne samo da razumiju i reaguju na signale našeg tijela, kao što su norepinefrin i epinefrin, već mogu uticati i na naše ponašanje kroz slične mehanizme. Mikrobiota crijeva ima ulogu u regulaciji mnogih naših ključnih neurotransmitera mijenjajući nivoe njihovih prekursora. Na primjer, Bifidobacterium infantas može podići nivoe triptofana u plazmi, prekursora serotonina. Određene vrste koje su zajedničke ljudskom mikrobiomu mogu direktno sintetizirati neurotransmitere. Lactobacillus spp. i Bifidobacterium spp. mogu proizvoditi g-aminobutirnu kiselinu (GABA), Streptococcus spp., Escherichia spp. i Enterococcus spp. mogu proizvoditi serotonin, Bacillus spp. mogu proizvoditi dopamin i Lactobacillus sp. mogu proizvoditi acetilholin. Ovi neurotransmiteri su sposobni da prođu kroz mukozni sloj crijeva, gdje dalje djeluju na enterički nervni sistem, što znači da bakterije koje žive u našim crijevima mogu direktno uticati na naše raspoloženje putem naših vlastitih neurotransmitera.

Probiotik za ublažavanje stresa

Zbog dvosmjerne veze između crijeva i odgovora na stres, logično je da je važno podržati crijeva u vrijeme stresa, posebno kada taj stres postane hroničan. Budući da crijevne bakterije igraju tako vitalnu ulogu u osovini crijeva i mozga, korištenje probiotika za poboljšanje mikrobioma može stvoriti pozitivan uticaj kada su u pitanju bolesti povezane sa stresom. Jedan soj posebno, Lactobacillus plantarum, bio je u središtu pažnju istraživača zbog svojih rezultata sa zdravljem mozga i odgovorom na stres.

Lactobacillus plantarum se tradicionalno koristio za fermentaciju mliječnih proizvoda i povrća, ali sada dobiva na značaju kao terapeutski probiotik koji je generalno prepoznat kao siguran (GRAS) za konzumaciju. manje simptoma nakon 8 sedmica redovne suplementacije sa sojem Lactobaccilus plantarum DR7 u studiji Chonga, H.S. et al. Ova ista grupa istraživača je sprovela još jednu studiju koja se bavila efektima L. plantarum DR7 na hormonsku distribuciju. Nakon 12 sedmica suplementacije, DR7 subjekti su pokazali značajno niže nivoe kortizola u serumu u poređenju sa placebo grupom. Primjena DR7 je također poboljšala brzinu socijalno-emocionalne spoznaje, verbalnog učenja i pamćenja u poređenju sa placebo grupom. Dodatno, studija je otkrila da primjena DR7 smanjuje ekspresiju dopamin beta-hidroksilaze (DBH) i tirozin hidroksilaze (TH), oba enzima uključena u biosintezu hormona stresa poput norepinefrina.

Nakon 12 sedmica suplementacije, ispitanici DR7 su pokazali značajno niže nivoe kortizola u serumu u poređenju sa placebo grupom

Utvrđeno je i da L. plantarum DR7 utiče na proizvodnju serotonina putem kinureninskog puta, gdje se triptofan ili pretvara u serotonin ili kinurenin, ovisno o tome koji su enzimi prisutni. Neravnoteža između ova dva metabolita povezana je s psihološkim disfunkcijama kao što su anksioznost i veliki depresivni poremećaji. Primjena DR7 je izazvala smanjenje indoleamin 2,3-dioksigenaze (IDO), enzima koji sintetizira kinurenin iz triptofana. Alternativno, utvrđeno je da povećava triptofan hidroksilazu 2 (TPH2), enzim uključen u sintezu serotonina iz triptofana. Ovi rezultati sugerišu da bi primjena L. plantarum DR7 potencijalno mogla stvoriti enzimski potencijal potreban za povećanje nivoa serotonina.

Novo istraživanje o Lactobacillus plantarum DR7 donosi nova obećanja ideji korištenja probiotika za dobrobit mozga. Sa obećavajućim rezultatima u pogledu smanjenja anksioznosti, podržavanja serotonina i poboljšanja kognicije i pamćenja, ovaj probiotik naglašava prednosti za mozak zdravog mikrobioma. U vremenima kada vidimo nivo stresa bez presedana u našoj populaciji, Lactobacillus plantarum DR7 bi mogao biti netradicionalan način da se pronađe prijeko potrebna podrška.

Reference:
Martin CR, Osadchiy V, Kalani A, Mayer EA. The Brain-Gut-Microbiome Axis. Cell Mol Gastroenterol Hepatol. 2018;6(2):133-148. Published 2018 Apr 12. doi:10.1016/j.jcmgh.2018.04.003

Reber SO. Stress and animal models of inflammatory bowel disease–an update on the role of the hypothalamo-pituitary-adrenal axis. Psychoneuroendocrinology. 2012;37(1):1-19. doi:10.1016/j.psyneuen.2011.05.014

Glaser R., Kiecolt-Glaser J. K. (2005). Stress-induced immune dysfunction: implications for health. Nat. Rev. Immunol. 5 243–251. 10.1038/nri1571

Mackos AR, Maltz R, Bailey MT. The role of the commensal microbiota in adaptive and maladaptive stressor-induced immunomodulation. Horm Behav. 2017;88:70-78. doi:10.1016/j.yhbeh.2016.10.006

Lyte M, Ernst S. Catecholamine induced growth of gram negative bacteria. Life Sci. 1992;50(3):203-212. doi:10.1016/0024-3205(92)90273-r

Cogan TA, Thomas AO, Rees LE, et al. Norepinephrine increases the pathogenic potential of Campylobacter jejuni. Gut. 2007;56(8):1060-1065. doi:10.1136/gut.2006.114926

Doherty NC, Tobias A, Watson S, Atherton JC. The effect of the human gut-signalling hormone, norepinephrine, on the growth of the gastric pathogen Helicobacter pylori. Helicobacter. 2009;14(3):223-230. doi:10.1111/j.1523-5378.2009.00682.x

Li W, Lyte M, Freestone PP, Ajmal A, Colmer-Hamood JA, Hamood AN. Norepinephrine represses the expression of toxA and the siderophore genes in Pseudomonas aeruginosa. FEMS Microbiol Lett. 2009;299(1):100-109. doi:10.1111/j.1574-6968.2009.01739.x

Bailey MT, Karaszewski JW, Lubach GR, Coe CL, Lyte M. In vivo adaptation of attenuated Salmonella typhimurium results in increased growth upon exposure to norepinephrine. Physiol Behav. 1999;67(3):359-364. doi:10.1016/s0031-9384(99)00087-6

Bansal, T., Englert, D., Lee, J., Hegde, M., Wood, T.K., Jayaraman, A., 2007. Differential effects of epinephrine, norepinephrine, and indole on Escherichia coli O157:H7 chemotaxis, colonization, and gene expression. Infection and immunity 75, 4597-4607

Huang EY, Inoue T, Leone VA, et al. Using corticosteroids to reshape the gut microbiome: implications for inflammatory bowel diseases. Inflamm Bowel Dis. 2015;21(5):963-972. doi:10.1097/MIB.0000000000000332

Wu, T., Yang, L., Jiang, J., Ni, Y., Zhu, J., Zheng, X., Wang, Q., Lu, X. & Fu, Z. 2018 Chronic glucocorticoid treatment induced circadian clock disorder leads to lipid metabolism and gut microbiota alterations in rats. Life sciences 192, 173–182.

Lyte M, Ernst S. Alpha and beta adrenergic receptor involvement in catecholamine-induced growth of gram-negative bacteria. Biochem Biophys Res Commun 190: 447–452, 1993. doi:10.1006/bbrc.1993.1068.

Lyte M, Varcoe JJ, Bailey MT. Anxiogenic effect of subclinical bacterial infection in mice in the absence of overt immune activation. Physiol Behav 65: 63–68, 1998. doi:10.1016/S0031-9384(98)00145-0.

Dinan TG, Cryan JF. The Microbiome-Gut-Brain Axis in Health and Disease. Gastroenterol Clin North Am. 2017;46(1):77-89. doi:10.1016/j.gtc.2016.09.007

. Desbonnet L, Garrett L, Clarke G, et al. Effects of the probiotic Bifidobacterium infantis in the maternal separation model of depression. Neuroscience 2010;170(4):1179–88

. Lyte M. Microbial endocrinology in the microbiome-gut-brain axis: how bacterial production and utilization of neurochemicals influence behavior. PLoS Pathog 2013;9(11):e1003726

. Lyte M. Microbial endocrinology and the microbiota-gut-brain axis. Adv Exp Med Biol 2014;817:3–24

Foster, J. A., Rinaman, L. & Cryan, J. F. Stress and the gut-brain axis: regulation by the microbiome. Neurobiol. Stress 7, 124–136 (2017).

Cryan, J. F. et al. The microbiota-gut-brain axis. Physiol. Rev. 99, 1877–2013 (2019).

Chong, H. X. et al. Lactobacillus plantarum DR7 alleviates stress and anxiety in adults: a randomised, double-blind, placebo-controlled study. Benef. Microbes 10, 355–373 (2019).

Chong HX, Yusoff NAA, Hor YY, et al. Lactobacillus plantarum DR7 alleviates stress and anxiety in adults: a randomised, double-blind, placebo-controlled study. Benef Microbes. 2019;10(4):355-373. doi:10.3920/BM2018.0135

[23] Arnone D, Saraykar S, Salem H, Teixeira AL, Dantzer R, Selvaraj S. Role of Kynurenine pathway and its metabolites in mood disorders: A systematic review and meta-analysis of clinical studies. Neurosci Biobehav Rev. 2018;92:477-485. doi:10.1016/j.neubiorev.2018.05.031