Az emberi agy mérete és komplexitása régóta lenyűgözi a tudósokat, hiszen az ember rendelkezik a legnagyobb relatív agymérettel az összes főemlős között. De vajon hogyan tudtak ezek az állatok olyan hatalmas energiabefektetést igénylő szervet fenntartani és fejleszteni? Egy friss, áttörő kutatás most arra világít rá, hogy ebben nem csupán a genetika vagy a táplálkozás játszik szerepet, hanem a bélmikrobiom is – vagyis a bélrendszerünkben élő mikrobák közössége.
A bélmikrobiom és az agyműködés kapcsolata – új bizonyítékok
Az Illinois állambeli Evanstonban működő Northwestern Egyetem kutatói egy izgalmas kísérletben vizsgálták meg, milyen hatással vannak a különböző főemlősök bélmikrobái az agy működésére. Katie Amato, a biológiai antropológia docense és a kutatás vezetője szerint ez az első olyan empirikus adat, amely közvetlen kapcsolatot mutat ki a bélmikrobiom és az agyi funkciók között különböző primátafajok esetében.
Korábbi munkájukban már kimutatták, hogy nagyobb agyméretű főemlősök mikrobái több metabolikus energiát termelnek, amikor egerekbe ültetik őket – ez pedig elengedhetetlen feltétele annak, hogy egy nagy energiaigényű szerv, mint az agy, megfelelően fejlődjön és működjön. Most azonban arra voltak kíváncsiak, hogy magának az agynak a működése is változik-e attól függően, hogy milyen eredetű mikrobák élnek a bélben.
Kísérleti eredmények: egerek agya „átalakult” a mikrobák hatására
A kutatók steril egerekbe ültették be három különböző főemlős faj – ember, mókusmajom (mindkettő nagyobb agyméretű), valamint makákó (kisebb agyméretű) – bélmikrobáit. Nyolc hét elteltével már látványos különbségeket tapasztaltak az egerek agyi működésében.
Azoknál az egereknél, amelyek nagyobb agyméretű főemlősök mikrobáit kapták, jelentősen megnövekedett azoknak a géneknek a kifejeződése, amelyek az energia-termelésért és a szinaptikus plaszticitásért – vagyis az idegi kapcsolatok tanulás során történő átalakulásáért – felelősek. Ezzel szemben azoknál az egereknél, amelyek kisebb agyméretű főemlősök mikrobáit hordozzák, ezek a folyamatok jóval kevésbé voltak aktívak.
Amato szerint különösen érdekes volt összevetni ezt az eredményt valódi makákó- és emberi agyi génexpressziós adatokkal. Meglepő módon sok hasonló mintázatot találtak: az egerek agya szó szerint úgy kezdett viselkedni, mint azoké a főemlősöké, amelyekből származtak a mikrobák.
Kapcsolat pszichiátriai betegségekkel – új irányok
Ami még inkább meglepte a kutatókat: azoknál az egereknél, amelyek kisebb agyméretű főemlősök mikrobáit kapták, olyan génexpressziós mintázatokat fedeztek fel, amelyek összefüggésbe hozhatók ADHD-val, skizofréniával, bipoláris zavarral és autizmussal. Bár korábban is voltak utalások arra, hogy ezeknek a betegségeknek lehet köze a bélflóra összetételéhez, konkrét bizonyíték eddig hiányzott arra vonatkozóan, hogy maga a mikrobiom okozó tényezőként is szerepelhet.
„Ez azt sugallja számunkra – mondja Amato –, hogy ha egy emberi agyat nem megfelelő mikrobák érnek korai életkorban, akkor annak fejlődése megváltozhat. Ez pedig hozzájárulhat bizonyos pszichiátriai tünetek kialakulásához.” Vagyis nem csupán arról van szó, hogy bizonyos betegségek mellett más lesz a bélflóra összetétele; hanem arról is lehet szó, hogy maga a mikrobiom alakítja ki ezeket az állapotokat.
Milyen következményekkel jár mindez?
Egy ilyen felfedezés rengeteg kérdést vet fel. Vajon képesek leszünk-e egyszer „helyes” mikrobiomot kialakítani már csecsemőkorban annak érdekében, hogy támogassuk az egészséges agyfejlődést? Milyen szerepet játszanak majd ezek az ismeretek pszichiátriai betegségek kezelésében vagy megelőzésében? És nem utolsósorban: hogyan változtatja meg mindez azt a képet, amit eddig az emberi evolúcióról gondoltunk?
Amato úgy véli, érdemes lesz további kutatásokat végezni abból a szempontból is, hogy milyen szabályok mentén hatnak ezek a mikrobák az idegrendszerre különböző fajokban és egyedekben. Ez akár új perspektívát nyithat arra nézve is, hogyan fejlődött ki az emberi agy ilyen hatalmas méretűre és komplexitásúra.
Összegzés
Egyértelművé vált: nem csak genetika vagy táplálkozás formálja azt, ahogy gondolkodunk vagy tanulunk. A bennünk élő mikrobák közössége is aktív szereplője ennek a folyamatnak. Ez pedig új távlatokat nyit mindazok számára, akik szeretnék megérteni saját elméjük működését vagy akár pszichiátriai betegségek hátterét.
A „Primate gut microbiota induce evolutionarily salient changes in mouse neurodevelopment” című tanulmányt január 5-én publikálta a Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS). Az eredmények hamarosan bárki számára elérhetőek lesznek online.
Szóval legközelebb talán nem csak azon kell majd gondolkodnod reggelente kávézás közben: mit eszel? Hanem azon is: milyen mikrobák laknak benned – és hogyan alakítják épp most az elmédet.
