Son araştırmalar, hayvanların ve insanların etraflarındaki ve içlerindeki bakterilerle yakın ve karmaşık ilişkileri olduğunu önermektedir. Örneğin, insan bağırsak mikrobiyomu depresyon ve Parkinson hastalığı ile ilişkilendirilmiştir. Bakteriyel mikrobiyomun beyin fonksiyonunu etkileme mekanizmalarını anlamak için, MIT'deki Picower Öğrenme ve Hafıza Enstitüsü'nden nörobilimcilerin yaptığı yeni bir çalışma, bir model "bakteriyel uzman" olan nematod Caenorhabditis elegans'ta çalışan mekanizmaları incelemektedir.
Yeni Current Biology çalışmasında, Picower Enstitüsü'nde Öğrenme ve Hafıza laboratuvarında Doçent Steven Flavell liderliğindeki ekip, C. elegans'ta bir ana nöronun, hem yediği bakterilerde hem de kaçınması gereken bakterilerde algıladığı belirli kimyasalları tanımlamaktadır.
Flavell, “Vücudumuzda, kendi hücrelerimiz, bizimle birlikte yaşayan bakteriyel hücrelerden daha az sayıda. Bunun insan sağlığı üzerinde derin bir etkisi olduğu giderek daha fazla kabul ediliyor,” diyor. Flavell, Howard Hughes Tıp Enstitüsü araştırmacısı ve MIT Beyin ve Bilişsel Bilimler Bölümü öğretim üyesidir. “Bir süredir bazı bağlantıların olduğu açıktı. Çalışmamız, bir konak sinir sisteminin, sindirim kanalındaki bakteriler tarafından nasıl etkilendiğinin sert mekanizmalarını tanımlamayı amaçladı.”
Nöronların bakterilerle nasıl etkileşimde bulunduğuna dair temel bir mekanik anlayışa ulaşmanın, bu etkileşimleri terapötik ilaçlar veya takviyelerle müdahale etme veya manipüle etme çabalarını geliştirmeye yardımcı olabileceğini söylüyor Flavell.
Hmm … şeker
Flavell, C. elegans'ı “bakteriyel uzman” olarak adlandırıyor çünkü bu küçük, şeffaf solucan, bakterileri diyet olarak tüketmek üzere evrimleşmiştir, aynı zamanda kendisine zarar verebilecek patojenik bakterilerden de kaçınması gerekmektedir. Bu, onun, neyin yiyecek neyin düşman olduğunu ayırt etme konusunda özellikle iyi uyumlu bir sinir sistemi geliştirmesine yol açmıştır. 2019'da, laboratuvar, solucanın sindirim kanalına projeksiyon yapan NSM nöronunun, belirli bakterilerin alındığını algılamak için iki “asit algılama iyon kanalı” (ASIC) kullandığını keşfetti. Dikkate değer bir şekilde, bu iyon kanalları insanlardaki nöronlarda bulunanlarla benzerlik göstermektedir. NSM lezzetli bakterileri algıladığında, solucanın beslenme hızını artıran ve çevresindeki yemeği yemek için kalmasını sağlamak üzere sürünmesini yavaşlatan serotonin salgılar.
Bunun nasıl çalıştığını gerçekten anlamak için, Flavell ve Estrem, iyon kanallarının bakterilerde tam olarak neyi algıladığını bilmeye ihtiyaçları olduğunu fark ettiler. Başlamak için, solucanları, bilinen 20 farklı bakteri türü ile karşılaştırdılar ve bunların hepsinin NSM aktivitesini farklı derecelerde aktive ettiğini buldular. Ardından, bakterileri daha spesifik kimyasal bileşenlere ayırarak hangi bileşenin veya bileşenlerin NSM'yi tetiklediğini görmek için deneyler yaptılar. Deneyler, DNA, lipidler, proteinler ve basit şekerler de dahil olmak üzere birçok bileşeni hariç tuttu ve bunun yerine, NSM aktivasyonunu tetikleyen şeyin, birçok bakteriyi kaplayan polisakarit şekerler olduğunu buldular. Özellikle, gram-pozitif bakterilerde, peptidoglikan adı verilen bir kimyasal NSM'yi aktive etti. Gram-negatif bakterilerde ise farklı bir polisakaritin etkili olduğu görünüyordu.
Estrem ve Flavell’in ekibi, genel olarak bakterilerden ve özellikle peptidoglikandan elde edilen polisakaritlerin yalnızca NSM elektriksel aktivitesini tetiklemekle kalmayıp, aynı zamanda beslenme ve yavaşlama davranışlarını da teşvik ettiğini
