Hogyan hatnak a bennünk élő baktériumok és vírusok a pszichénkre?
Befolyásolják-e értelmi képességeinket, vagy motivációnkat a mozgásra?

Az elmúlt évtizedekben, a genomika fejlődésével párhuzamosan, az a korábban eretneknek tűnő felfedezés történt, hogy az ember (és gyakorlatilag minden más többsejtű élőlény), tulajdonképpen szimbióta, azaz szoros és egymásra utalt kapcsolatban él együtt más fajokkal, azaz mikroorganizmusokkal. Az emberben élő baktériumok sejtszáma, nagyjából megegyezik az emberi sejtek számával, míg a vírusok száma több nagyságrenddel meghaladja azt.

Ez az együttélés általában mindkét fél számára előnyös, így például az egészséges bélflóra nélkülözhetetlen az egészséges élethez. A mikrobiom nagyságát és jelentőségét tekintve egy jelentős virtuális szervnek tekinthető, a beleinkben élő mikroorganizmusok össztömege kb. 2 kg, míg az emberi agy tömege 1,4 kg.

A mikrobiomban található gének száma 20 millió körül van, míg az emberi fehérjét kódoló gének száma kb. 20 ezer. Emiatt a bélbaktériumok olyan módon tudnak tápanyagokat és más molekulákat előállítani és felhasználni, ahogyan az emberi test nem. Az így termelt anyagok hatással vannak különböző szerveinkre, így az agyra is. Azt már régóta feltételezték, még mielőtt a mikrobiomot felfedezték volna, hogy a bél és az agy között van valamilyen kapcsolat, és ez az emberi viselkedést is befolyásolja. Epidemiológiai kutatók érdekes összefüggéseket tártak fel a bélrendszer és az agy rendellenességei között. Például sok irritábilis bélszindrómás ember szintén depressziós, az autizmus spektrumzavar sokszor együtt jár emésztési problémákkal, a Parkinson-kórban szenvedők pedig hajlamosak a székrekedésre.

Bár az agy rendellenességei és a mikrobiom eltérései közötti ok-okozat összefüggés kutatása még gyerekcipőben jár, már vannak ezzel kapcsolatos eredmények.

A kutatók 4 mechanizmust feltételeznek, amelyekkel a bélflóra által termelt anyagok befolyásolhatják az agyműködést. A legközvetlenebb mód, hogy a termelt vegyület bekerül a véráramba és eljut az agyba. A második mód, hogy a mikrobák hatással lehetnek a belet beidegző idegekre, és ezen keresztül az agyra. Egy még közvetettebb mód, amikor a mikrobák aktiválják a bélnyálkahártyában lévő enteroendokrin sejteket, amelyek hormonokat küldenek az egész szervezetbe, így az agyba is. És végül, a belekben élő baktériumok gyulladást válthatnak ki, amely befolyásolja az agy működését.

Egy finn vizsgálat ez utóbbi mechanizmust állapította meg depresszív embereket vizsgálva.

Az eredmények alapján két baktérium a Morganella és a Klebsiella ok-okozati szerepet játszik depresszióban. Így ezeknek a baktériumoknak a szintje, szignifikánsan megemelkedett azokban az emberekben, akiknél később depresszió alakult ki. Azt is megállapították, hogy a depressziós emberek immunválasza a bélben erősebb volt a Morganella által termelt vegyületekre. A bélbaktériumok és a depresszió közötti lehetséges ok-okozati kapcsolatra egy további bizonyíték, hogy széklet transzplantációt követően két betegnél is jelentősen javultak a depressziós tünetek. Ilyenkor egészséges emberből származó bél mikrobiomot juttatnak a beteg ember vastagbelébe.

A kutatók azt is megfigyelték, hogy az antibiotikumokat szedők körében fokozódik a depresszió, ezzel szemben a vírusellenes vagy gombaellenes gyógyszereknek, amelyek sértetlenül hagyják a bélbaktériumokat nincs ilyen hatásuk.

Szintén ok-okozati összefüggést mutatnak azok a kísérletek, amikor Parkinson-kóros, skizofréniás, autista vagy depressziós emberek székletét vitték be patkányok, vagy egerek bélrendszerébe, és az állatoknál az emberi betegséghez hasonló tünetek alakultak ki.

Ezzel szemben, ha a beteg állatokba egészséges emberek székletét ültetik át, sokszor enyhítették a tüneteket. Bizonyos mikrobák jelenléte vagy hiánya fiatal egerekben befolyásolta, hogyan reagáltak az egerek a stresszre felnőtt korukban, míg más egérvizsgálatok rámutattak a mikrobák szerepére az idegrendszer fejlődésében. Olyan egereknek, amelyek steril körülmények között fejlődtek, bélbaktériumok nélkül, nem fejlődött megfelelően az agya.

De a mikrobiom nem csak betegségek kialakulásában játszik szerepet, hanem az egészséges ember pszichéjét is befolyásolhatja.

Egy nagy vizsgálatban egerek ketrecébe tettek futópadot, és azt nézték, hogy mennyi időt futnak rajta önként, illetve milyen gyorsan fáradnak ki. Egyes egerek között jelentős különbséget találtak. Ezután számos faktort vizsgáltak, hogy mi befolyásolhatja ezt. Meglepetésükre, az egerek genetikai hátterének, vagy anyagcseréjének csak kis hatása volt arra, hogy az egerek milyen szívesen futnak, viszont azonosítottak az egerek beleiben két baktériumot, amelyek jelentős hatással bírtak erre a jellemzőre. Ha antibiotikummal kiirtották ezeket a baktériumokat, az állatok elvesztették a futás iránti kedvüket, és hamarabb ki is fáradtak, illetve ha a „lusta” egerek beleibe bejuttatták őket, akkor azoknak is nagyobb kedvük támadt a futáshoz, és kevésbé fáradtak el.

Ezután azt nézték, hogy mi lehet ennek a magyarázata. A vizsgálatokból kiderült, hogy a két baktérium (Eubacterium rectale és Coprococcus eutactus) zsírsav amidokat (fatty acid amides (FAAs)) termel, amely a belekben található érző idegsejteken a CB1 endocannabinoid receptorokat stimulálja. Ez a gerincvelőn keresztül az agy bizonyos területein, a striatumban, mozgás esetén dopamin termelést vált ki. A striatum az agy jutalom- és motivációs hálózatának kritikus csomópontja. A kutatók arra a következtetésre jutottak, hogy az edzés során ebben a régióban lévő extra dopamin növeli a teljesítményt azáltal, hogy megerősíti a testmozgás iránti vágyat.

Ez a felfedezés amellett, hogy olcsó, biztonságos diétán alapuló módszereket kínál az átlagemberek futásra ösztönzésére és az élsportolók teljesítményének optimalizálására, ennek az útnak a feltárása a motiváció és a hangulat megváltoztatására is könnyebb módszereket kínálhat olyan helyzetekben, mint a függőség és a depresszió.

A kutatók azt is vizsgálták, hogy milyen hatást gyakorol az idős állatokra (egerekre), ha széklet transzplantációt kapnak fiatal egerektől.

A fiatal egerek mikrobiomja „megfiatalította” az idős egereket, javította az immunrendszerüket és javította a kognitív funkcióikat. Azaz, a fiatal donorból származó mikrobióta csökkentette a kognitív viselkedés szelektív, életkorral összefüggő károsodásait, amikor idős gazdaszervezetbe ültették be. Ez alapján úgy tűnik, hogy a mikrobiom befolyásolhatja értelmi képességeinket is.

A mikrobiom nem csak baktériumokból, hanem más mikroorganizmusokból, így gombákból és vírusokból is áll. Bár szám szerint vírusból van a legtöbb, ezek hatásáról még kevesebbet tudunk, mint a baktériumokéról. Egy vizsgálat szerint egyes vírusok is szerepet játszhatnak a kognitív képességeinkben. A kutatók önkéntesekkel különböző rejtvényeket oldattak meg, ezután a bél mikrobiomukból, ezúttal a vírus összetételt vizsgálták. Azt találták, hogy a leggyorsabb rejtvényfejtők beleiben nagyobb mennyiségben fordult elő a Caudovirales vírus.

Ezután azt tesztelték gyümölcslegyeken, hogy az állatok memóriáját, agyi működését befolyásolják-e ezek a vírusok. Ezúttal a gyümölcslegyek egy részének vírust tartalmazó táplálékot adtak, míg a másik csoport nem kapott ilyet. Itt is azt találták, hogy a vírust evő gyümölcslegyek memóriája, mentális plaszticitása jobb volt, mint a vírust nem evő társaiké. Ha egerekbe olyan humán székletet juttattak, amelyben magas volt a Caudovirales vírus mennyisége, jobban tejesítettek az egerekre kifejlesztett kognitív és memória teszteken. Ezzel szemben a magas Microviridae vírus szint a végrehajtó képességek nagyobb mértékű romlásával mutatott összefüggést. Ezek a vizsgálatok arra utalnak, hogy a bennünk élő vírusoknak is fontos szerepe lehet életünkben, tulajdonságainkban, sőt kognitív képességeinkben is.

Ezek az eredmények a terápiáknak egy új lehetőségére mutatnak rá. A mikrobiom módosításával, a fentiek alapján akár pszichés betegségeket lehet gyógyítani, javítani lehet a fizikai aktivitáshoz való hozzáállásunkat, értelmi képességeinket, sőt lassítani lehet az öregedést is.

Prof. Dr. Szalai Csaba

Irodalom
Dohnalová L, et al. A microbiome-dependent gut-brain pathway regulates motivation for exercise. Nature. 2022 Dec;612(7941):739-747.
Boehme M, et al. Microbiota from young mice counteracts selective age-associated behavioral deficits. Nat Aging. 2021 Aug;1(8):666-676.
Qin Y, et al. Combined effects of host genetics and diet on human gut microbiota and incident disease in a single population cohort. Nat Genet. 2022 Feb;54(2):134-142.
Mayneris-Perxachs J. et al. Caudovirales bacteriophages are associated with improved executive function and memory in flies, mice, and humans. Cell Host Microbe. 2022 Mar 9;30(3):340-356.e8.
Elizabeth Pennisi. Meet the psychobiome. Science. 2020. https://www.science.org/content/article/meet-psychobiome-gut-bacteria-may-alter-how-you-think-feel-and-act