Microbii intestinali și influența lor asupra îmbătrânirii cerebrale
O recenzie recentă publicată în revista Frontiers in Molecular Neuroscience a sintetizat dovezile privind modul în care modificările induse de dietă în microbiota intestinală și metabolitele microbiene interacționează cu căile imunologice și neurobiologice relevante pentru îmbătrânirea cognitivă.
În 2020, peste 55 de milioane de oameni trăiau cu demență, iar până în 2050, se estimează că acest număr va ajunge la aproape 139 de milioane. Având în vedere îmbătrânirea populației, conservarea sănătății cognitive a devenit o prioritate tot mai importantă în domeniul sănătății publice.
Microbiota intestinală este recunoscută din ce în ce mai mult ca un ecosistem metabolic activ, capabil să influențeze creierul prin căi neuronale, endocrine, imune și metabolice. Dieta poate modifica microbiota intestinală, afectând astfel metabolitele microbiene, funcția barierei intestinale, inflamația și neurobiologia. Aceste procese au fost legate de îmbătrânirea cognitivă, deși rămân incertitudini considerabile.
Îmbătrânirea contribuie la modificări ale ecosistemului microbian intestinal, prin schimbări fiziologice, remodelarea sistemului imunitar, stil de viață, obiceiuri alimentare și utilizarea medicamentelor. Modificările în compoziția și funcția microbiană pot afecta integritatea barierei intestinale, reglarea imunității și comunicarea intestin-creier.
Se raportează o diversitate redusă în rândul persoanelor în vârstă fragile, instituționalizate și cu probleme medicale, în timp ce îmbătrânirea sănătoasă tinde să mențină diversitatea și să sprijine comunitățile microbiene individualizate.
Declinurile în producția de butirat de către Faecalibacterium și Roseburia, împreună cu Bifidobacterium, au fost raportate, în timp ce fragilitatea și multimorbiditatea sunt asociate cu microorganisme oportuniste și potențial proinflamatorii.
Remodelarea metabolică legată de vârstă afectează, de asemenea, capacitatea metabolică a microbiotei. Flexibilitatea metabolică redusă și căile alterate de producție a butiratului pot compromite homeostazia intestinală, reglarea imunității și comunicarea intestin-creier.
Acizii grași cu lanț scurt (SCFAs), în special butiratul, sprijină homeostazia intestinală, integritatea barierei epiteliale și reglarea imunității. Totuși, dovezile directe că disponibilitatea redusă a butiratului este un motor principal al permeabilității intestinale legate de vârstă la oameni rămân limitate.
Dovezile experimentale sugerează că producția redusă de metabolite benefice poate compromite bariera intestinală și crește susceptibilitatea la inflamația cronică de grad scăzut, cunoscută sub numele de „inflammaging”.
O barieră intestinală permeabilă poate permite produselor microbiene, cum ar fi lipopolizaharidele (LPS), să pătrundă în circulația sistemică și să activeze receptorul Toll-like 4 (TLR4), promovând astfel producția de citokine inflamatorii, inclusiv interleukina-6 (IL-6) și factorul de necroză tumorală alfa (TNF-α).
Dieta reprezintă o influență de bază asupra compoziției și funcției microbiene. Multe fibre dietetice ajung în colon și susțin Bifidobacterium, Lactobacillus și taxele producătoare de butirat din Lachnospiraceae și Ruminococcaceae.
Polifenolii, care se regăsesc în fructe, fructe de pădure, cacao și ceai, sunt transformați de microbii intestinali, iar alimentele bogate în polifenoli pot sprijini selectiv creșterea microorganismelor benefice, cum ar fi Akkermansia muciniphila.
În contrast, dietele occidentale bogate în grăsimi saturate au fost asociate cu o diversitate microbiană redusă și expansiunea speciilor proinflamatorii, cum ar fi Bilophila wadsworthia, disfuncția barierei intestinale și endotoxemia metabolică.
Grăsimile nesaturate, în special acizii grași polinesaturați omega-3, au fost asociate cu schimbări benefice în microbiom și răspunsuri inflamatorii reduse.
Metabolitele microbiene oferă conexiuni moleculare între dietă și funcția cerebrală. SCFAs interacționează cu receptorii cuptori proteici (GPCRs) precum GPR41 și GPR43. Butiratul inhibă histone deacetilaza (HDAC) și poate influența căile care implică factorul neurotrofic derivat din creier (BDNF).
Tryptophanul este metabolizat prin căile kynurenine și serotonină controlate de gazdă, în timp ce microbii intestinali convertesc unele surse dietetice de tryptophan în derivați de indol. Indole-3-aldehida (IAld), indole-3-propionic acid (IPA) și indole-3-acetic acid (IAA) acționează prin receptori, inclusiv receptorul aril-hidrocarbonic (AhR) și receptorul pregnane X (PXR), susținând astfel semnalizarea mucoasă și imunitară.
Acizii biliari sunt, de asemenea, modificați de microbi în acizi biliari secundari și semnalizează prin receptorul farnesoic X (FXR) și receptorul cuptor proteic Takeda 5 (TGR5), legând activitatea microbiană cu procesele metabolice, imune și neurofiziologice. Dintre aceste căi, SCFAs au în prezent cele mai puternice dovezi mecanistice și de translatare, în timp ce dovezile directe care leagă metabolitele derivate din tryptophan și semnalizarea acizilor biliari de rezultatele cognitive la oameni rămân mai puțin dezvoltate.
Axa intestin-creier comunică prin căi neuronale, endocrine, imune și metabolice. Nervul vag oferă o rută neurală pentru semnalele derivate din intestin să ajungă la circuitele cerebrale prin intermediul celulelor enteroendocrine și al aferentelor vagale.
Studiile experimentale indică faptul că metabolitele microbiene pot influența căile legate de neurotransmițători, maturarea microglială, neuroinflamația, plasticitatea sinaptică și integritatea barierei hematoencefalice (BBB). Micele germ-free prezintă o permeabilitate BBB crescută și niveluri reduse ale proteinelor de joncțiune strânsă, în timp ce colonizarea restabilește integritatea barierei. Marea parte a acestei dovezi mecanistice rămâne preclinică, iar relațiile cauzale comparabile în rândul oamenilor nu au fost stabilite.
Descoperirile experimentale indică o vulnerabilitate mai mare legată de vârstă: animalele vârstnice prezintă o patologie mai extinsă legată de alfa-sinucleină de la intestin la creier, în timp ce manipularea microbiotei afectează deficitele motorii și neuroinflamația.
În modelele de boală Alzheimer, transferul de microbiotă sănătoasă a redus patologia amiloidică și tau și deteriorarea cognitivă, deși dovezile rămân în mare parte preclinice.
Studii observaționale asociază modelele alimentare mediteraneene și intervenția mediteraneană-DASH pentru întârzierea neurodegenerativă (MIND) cu o încetinire a declinului cognitiv, dar inferența cauzală rămâne limitată. Dacă aceste asocieri sunt mediate specific prin microbiom rămâne, de asemenea, incert.
<
