میکروب‌ها چه نقشی در فرایند‌های مربوط به مغز دارند؟

به گزارش مجله خبری نگار/بهداشت نیوز، دانشمندان دانشگاه ایالتی میشیگان دریافتند، میکروب‌ها قبل از تولد، به شکل‌گیری هسته پاراونتریکولار (PVN) هیپوتالاموس، مرکز کلیدی استرس و رفتار اجتماعی در مغز، کمک می‌کنند. نتایج تحقیق اخیر آنان نشان داد که وقتی بچه موش‌ها، بدون قرار گرفتن در معرض جامعه طبیعی از میکروب‌ها رشد می‌کنند، نورون‌های کمتری در این ناحیه مغزی آنها وجود دارد و این تفاوت تا بزرگسالی ادامه می‌یابد.

بر اساس گزارش میکروبیولوژیست، برای این تحقیق، مدل موشی انتخاب شد، زیرا موش‌ها شباهت‌های بیولوژیکی و رفتاری قابل توجهی با انسان دارند و هیچ جایگزین دیگری برای مطالعه نقش میکروب‌ها بر رشد مغز وجود ندارد. همچنین در تحقیق کنونی از طرح پرورش متقابل برای جدا کردن اثرات میکروب‌های بدست آمده در بدو تولد از تاثیراتی که در طول بارداری شروع می‌شوند، استفاده شده است.

الکساندرا کاستیلو-رویز، استادیار گروه روانشناسی دانشگاه ایالتی میشیگان، محقق ارشد این تحقیق اظهار کرد: موش‌های مادران بدون میکروب، پس از تولد تعداد نورون‌های کمتری داشتند، حتی زمانی که با مادران دارای میکروب پرورش یافته بودند.

چرا هسته پاراونتریکولار برای مغز و میکروب‌ها مهم است؟

هسته پاراونتریکولار در هیپوتالاموس قرار دارد و از طریق هورمون‌هایی مانند وازوپرسین، اکسی‌توسین و هورمون آزادکننده کورتیکوتروپین به تنظیم فشار خون، تعادل آب و پاسخ‌های استرس کمک می‌کند. از آنجا که هسته پاراونتریکولار بر جریان خروجی خودکار و محور هیپوتالاموس-هیپوفیز-آدرنال تاثیر می‌گذارد، تغییرات ساختاری کوچک می‌توانند در سیستم‌های قلبی عروقی و رفتاری منعکس شوند.

محققان اغلب هنگام بررسی استرس و رفتار اجتماعی در مدل‌های حیوانی، تعداد و تراکم نورون‌های هسته پاراونتریکولار را ردیابی می‌کنند و نتایج تحقیق جدید نیز به تغییر پایدار در این معیار‌ها هنگام از دست رفتن میکروب‌ها قبل از تولد اشاره کرد.

کاستیلو-رویز گفت: بدن نوزاد در هنگام تولد، هنگام عبور از کانال زایمان توسط میکروب‌ها اشغال می‌شود. تولد همچنین با رویداد‌های مهم رشدی که مغز را شکل می‌دهند، همزمان است.

این گروه تحقیقی، موش‌های پرورش‌یافته در شرایط استریل که به‌عنوان حیوانات بدون میکروب شناخته می‌شوند، با موش‌های کنترل که به‌طور مرسوم کلونیزه شده‌اند را مقایسه کردند تا بررسی کنند که چگونه میکروبیوتای طبیعی بر تشکیل هسته پاراونتریکولار، تاثیر می‌گذارد.

آنان نوزادان موش بدون میکروب را بلافاصله پس از زایمان به مادران دارای میکروب منتقل کردند، سپس نورون‌های هسته پاراونتریکولار را در یک نقطه زمانی اولیه استاندارد شمارش کردند. این مورد به آنان اجازه داد تا دریابند که آیا قرار گرفتن در معرض میکروب پس از زایمان پس از بارداری بدون میکروب می‌تواند ساختار هسته پاراونتریکولار را به حالت عادی برگرداند یا خیر.

نتایج نشان داد، تعداد نورون‌ها در موش‌های نوزاد که مادران آنها بدون میکروب باردار شده بودند، کمتر از گروه کنترل بود و این تفاوت بدون تغییر در حجم هسته پاراونتریکولار ظاهر شد که نشان‌دهنده تغییر در تراکم سلول‌ها به جای اندازه کلی است.

کاستیلو-رویز گفت: نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که میکروب‌ها، نقش مهمی در شکل‌دهی ناحیه‌ای از مغز دارند که برای عملکرد‌های بدن و رفتار‌های اجتماعی بسیار مهم است و همچنین این مورد را برجسته کرد که تاثیرات میکروبی از طریق سیگنال‌دهی از میکروب‌های مادر در رحم شروع می‌شود.

نقش میکروب‌ها در مغز قبل از تولد

این یافته با شواهدی مطابقت دارد که نشان می‌دهد، میکروب‌های مادر می‌توانند از طریق متابولیت‌هایی که از جفت عبور می‌کنند، به جنین سیگنال بدهند. در تحقیقی، مولکول‌های تعدیل‌شده با میکروب‌ها شناسایی شدند که رشد آکسون را در مغز جنین موش تقویت می‌کنند. نتایج تحقیق دیگری نشان داد که اسید‌های چرب زنجیره کوتاه به برنامه‌ریزی جنبه‌هایی از سیستم عصبی سمپاتیک در حال توسعه کمک و یکی از مسیر‌های تاثیر میکروبی قبل از تولد بر مدار‌های عصبی را برجسته می‌کنند.

نتایج تحقیق انجام شده در سال ۲۰۲۳ نیز نشان داد که میکروبیوم مادر از رشد و رگ‌زایی جفت پشتیبانی می‌کند، فرآیندی که برای تبادل مواد مغذی و هورمونی ضروری است و می‌تواند بر رشد مغز جنین تاثیر بگذارد. نتایج دانشگاه ایالتی میشیگان با مرتبط کردن وضعیت میکروبی مادر با نتیجه ساختاری مشخص در هسته پاراونتریکولار، ابتدا در نوزادان و بعد‌ها در بزرگسالان در همان حیوانات، این منحنی را گسترش می‌دهد.

روش‌های زایمان و میکروب‌های هسته پاراونتریکولار

روش زایمان، اولین موج کلونیزاسیون میکروبی را شکل و نتایج تحقیقات کلاسیک، پروفایل‌های میکروبی متمایز نوزاد را پس از زایمان واژینال در مقابل سزارین نشان می‌دهد.

بر اساس گزارش ساینس مگ، این تحقیق، از نظر مکانیسمی، فرض می‌کند که سیگنال‌های میکروبی ممکن است به‌طور مستقیم از طریق متابولیت‌هایی که از سد جفت عبور می‌کنند یا به‌طور غیرمستقیم با تعدیل پاسخ‌های ایمنی مادر و سطح هورمون‌ها در طول بارداری، بر هسته پاراونتریکولار، تاثیر بگذارند. این مسیر‌ها می‌توانند بقای نورونی، تمایز یا انعطاف‌پذیری سیناپسی را تعدیل کنند و در نهایت مغز در حال رشد را شکل دهند. تحقیقات آینده با هدف شناسایی گونه‌های خاص میکروبی یا متابولیت‌های دخیل می‌تواند درک ما از اختلالات عصبی-رشدی مرتبط با اختلال در تنظیم میکروبیوم را متحول کند.

نتایج این تحقیق، فراتر از پیامد‌های علمی، ارزیابی مجدد شیوه‌های بالینی پیرامون زایمان و مراقبت از نوزادان را ضروری می‌سازد و همچنین مسیری برای مداخلاتی با هدف حفظ یا بازیابی جمعیت‌های میکروبی مفید در مادران و نوزادان مشخص می‌کند که به‌طور بالقوه پیامد‌های نامطلوب رشد عصبی را کاهش می‌دهند. چنین راه‌هایی می‌تواند شامل پروتکل‌های آنتی‌بیوتیکی سازگار با میکروبیوم، پروبیوتیک‌ها یا پیوند میکروبی مادر باشد، اما تحقیقات بیشتر برای اطمینان از ایمنی و اثربخشی ضروری است.

نتایج تحقیق قبلی همین گروه، وضعیت عاری از میکروب را به الگو‌های تغییر یافته مرگ نورون‌های رشدی طبیعی و برچسب‌گذاری میکروگلیا در مناطق خاص مغز مرتبط کرده بود و این فرضیه را مطرح کرد که ساختار در مراحل بعدی زندگی نیز متفاوت خواهد بود.

کاستیلو-رویز گفت: به جای دوری از میکروب‌ها، باید آنها را به‌عنوان شریک در رشد اولیه زندگی بشناسیم، زیرا از همان ابتدا به ساخت مغز ما کمک می‌کنند و نتایج تحقیق جدید با تمرکز بر مرکز استرس و رفتار اجتماعی و نشان دادن تغییر پایدار در تعداد نورون‌ها، بخشی از این مشارکت را ترسیم می‌کند.

مراحل بعدی شامل شناسایی جمعیت‌های نورونی هسته پاراونتریکولار است که بیشترین تاثیر را می‌پذیرند و اینکه آیا متابولیت‌های میکروبی هدفمند در دوران بارداری می‌توانند رشد را بدون به خطر انداختن سیاست‌های پیشگیری از عفونت تنظیم کنند یا خیر.

پیامد‌های این یافته‌ها، فرضیه‌های طولانی‌مدت در مورد رشد مغز نوزادان را به چالش می‌کشد و بر تاثیر عمیق میکروبیوتا از مراحل اولیه زندگی، حتی قبل از تولد، تاکید می‌کند. علاوه بر این، یافته‌های کنونی به الگوی نوظهور در علوم اعصاب و میکروبیولوژی کمک می‌کند که رشد مغز را به‌عنوان فرآیندی پیچیده و سیستمیک تحت تاثیر اکولوژی میکروبی مفهوم‌سازی کند. این یافته از شواهد قبلی که میکروبیوتای روده را به رفتار و شرایط عصبی-روانی مرتبط می‌کند، پشتیبانی کرد و جدول زمانی و مکانیسم‌هایی که این تاثیرات از طریق آنها آشکار می‌شوند را گسترش می‌دهد.

نتایج تحقیق محققان دانشگاه ایالتی میشیگان، نشان‌دهنده تغییر الگو در علوم اعصاب رشدی است که نقش میکروبیوتا را از بازیگران جانبی به معماران مرکزی در شکل‌گیری مغز ارتقا می‌دهد. تحقیق آنان بر رابطه همزیستی که از رحم آغاز می‌شود، تاکید کرد و پیامد‌های عمیقی برای پزشکی پری‌ناتال و سلامت روان دارد. محققان از طریق آزمایش‌های دقیق و تکنیک‌های پیشرفته، زمینه را برای مرز جدیدی فراهم کرده‌اند که به بررسی چگونگی مشارکت اشکال حیات میکروسکوپی در مدار‌های عصبی و رفتار می‌پردازد.

پذیرش نقش میکروب‌ها به‌عنوان شریک به جای دشمن، در تغییر شکل رویکرد‌های مراقبت‌های بهداشتی از بارداری تا اوایل کودکی بسیار مهم خواهد بود. این درک جامع نه فقط برای بهبود پیامد‌های عصبی-رشدی، بلکه برای پیشبرد مرز‌های پزشکی شخصی‌سازی‌شده بر اساس پروفایل‌های میکروبیوم نیز نویدبخش است.