Bağırsak Mikropları, Farelerin Korkularını Unutmasına Yardımcı Oluyor!

Çok hücreli organizmalar; toplu olarak mikrobiyota olarak adlandırılan kompleks virüs, bakteri, mantar ve parazit birliktelikleriyle birlikle evrimleşmiştir. Memelilerde mikrobiyotanın bileşimindeki değişikliler birçok fizyolojik süreci (gelişim, metabolizma ve bağışıklık hücresi fonksiyonu dahil) etkileyebilir. Mikrobiyotadaki değişiklikler ayrıca çeşitli nöropsikiyatrik bozukluklarla bağlantılı konakçı davranışlarını (sosyal aktivite, stres ve anksiyete ile ilgili yanıtlar gibi)modüle edebilir. Bununla birlikte, mikrobiyotanın nöronal aktiviteyi ve konakçı davranışını nasıl etkilediği iyi bilinmemektedir.

Son on yılda bakterilerin bizi sağlıklı tutmadaki rolüne olan ilgi artmıştır. Özellikle de bağırsaklarımızda, ağzımızda ve cildimizde yaşayan bakterilere...Yeni araştırmalar bu bakteri topluluklarının bozulmasının, bağışıklık sistemimizde çeşitli sorunlara sebep olabileceğini hatta davranışları değiştirebileceğini ortaya koyuyor.

David Artis ve ekibi Nature'da yayınlanan çalışmalarında, antibiyotikle tedavi edilmiş veya bakterisiz (germ-free) yetişkin farelerde mikrobiyota manipülasyonunun, korku tükenme öğrenmesinde (fear extinction learning) önemli eksikliğe neden olduğunu ortaya koydular. Bu bulgu bağırsak bakterilerimizin öğrenme şeklimizde etkisi olabileceğine işaret ediyor olabilir.

Pavlovian korku koşullanması, bir organizmanın hayatta kalması için kritik önemi olan ve evrimsel olarak korunan çağrışımsal bir öğrenim sürecidir. Klasik korku koşullandırma paradigmasında, tükenme öğrenimi (Extinction learning), tekrarlanan işaret sunumları artık koşulsuz bir uyaranla (ayak şoku gibi) eşleştirilmediğinde ve organizma davranışını buna göre değiştirmeyi öğrendiğinde ortaya çıkar. Çevresel tehdit geçtikten sonra, tükenme öğrenimindeki eksiklik yani tükenme öğrenimi durumunun gerçekleşmemesi travma sonrası stres bozukluğu ve diğer anksiyete bozuklukları da dahil olmak üzere birçok nöropsikiyatrik bozukluğun oluşmasında rol oynar.

Bu çalışmada fareler, her duyduklarında pençelerine ufak bir elektrik şoku verecek sistemle bir sesten korkmaları için eğitildiler. Böylece fareler, sesi her duyduklarında acı beklentisiyle korkudan donma davranışı sergiliyor olacaklardır. Normalde fareler, şok ile acı verilmeden bir süre yalnızca sese maruz bırakılırlarsa (şok ile ses koşullandırılmaz ise ), sesi duyduklarında sese olan korku davranışını giderek kaybettikleri görülür. Bu da tükenme öğrenimi olarak geçer.

Ancak Artis ve meslektaşları farelere, sesten korkmayı öğrenmeden önce bağırsak bakterilerinin çoğunu silmek için güçlü antibiyotikler verdiklerinde bu farelerin tükenme öğrenimi davranışı sergilemediğini gördüler. Fareler sesi duymalarına ve elektrik şokunu almamalarına rağmen korktuklarında sergiledikleri donma davranışını sergilemeye devam ettiler.

Araştırmacılar kemirgenlerin beyinlerine baktıklarında bağırsak bakterileri bozulmuş olanların farklı genlerinin ifadelerinin olduğunu buldular. Dahası amigdala ve prefrontal kortekste, korku ve öğrenme ile ilişkili beyin bölgeleri, farklı nöral aktivite modelleri vardı. Ekip ayrıca antibiyotiklerle tedavi edilen farelerin veya üzerinde ya da içinde bakteri bulunmayan yetiştirilmiş farelerin, şizofreni ve otizm de dahil olmak üzere nöropsikiyatrik bozukluklarla bağlantılı olan dört bileşiğin daha düşük seviyelerine sahip olduğunu buldular.

Nature

Avustralya Sydney Üniversitesi'nden Andrew Holmes: "Mikroplar bazı bağırsak fonksiyonlarını etkiler ve bunlar hem doğum sonrası gelişimi hem de sağlıklı bir beyin için gereken kimyasal sinyalleri etkileyebilir. Bu değiştiğinde, hayvanların strese nasıl adapte olduklarını önemli ölçüde etkileyebilir. Bununla birlikte, bunun sadece çok özel durumlarda ortaya çıkabileceğini ve mikrobiyotada büyük bir bozulma gerektirdiğini belirtmek önemlidir."

Ayrıca Holmes, araştırmanın travma sonrası stres bozukluğu gibi yeni risk faktörlerine ışık tutabileceğini söylüyor.

Özetle bu bulgular, antibiyotik ile mikrobiyotası temizlenmiş olan fareler ile bakterisiz farelerde korku tükenme öğrenmesindeki dikkate değer azalma için zorlayıcı bir açıklama sunmaktadır ve mikrobiyota kaynaklı metabolitlerde olan değişikliğin nöronal aktivite ve davranışta değişime katkıda bulunabileceğini düşündürmektedir.

Kronik inflamatuar hastalıklarda diyet ve yaşam tarzı, metabolik sağlık ve kanser, yararlı mikroorganizmaların beyin sağlığı ve davranışı üzerindeki etkileri; mikrobiyotanın etkisi üzerine büyüyen literatürle birleştiğinde, mikrobiyota-sinir sistemi ve memeli davranışı arasındaki birlikte evrimin (co-evolution) daha iyi tanımlanması gerektiğini vurgulamaktadır.