Istraživači sa Univerziteta u Novom Meksiku identifikovali su prisustvo bakterija u zdravom mozgu riba. Razumevanje ove veze između bakterija i životinjskog mozga moglo bi imati buduće implikacije za proučavanje Alchajmerove bolesti.
Profesor UNM-a Irene Salinas je dugo proučavala imuni sistem sluzokože kod kičmenjaka. Njena laboratorija, koja uglavnom radi sa kalifornijskom pastrmkom, istražuje interakcije između imunog i nervnog sistema, oblast koja se zove neuroimunologija. Ona se fokusira na interakcije domaćin-mikrobiota, drugim rečima, kako mikrobi koji žive u simbiozi sa životinjama moduliraju nervne i imunološke funkcije.
Nekoliko godina, Salinasov tim je pažljivo posmatrao neuroimune interakcije u osi mirisa i mozga. 2019. godine, dr. Salinasovom timu pridružio se student Amir Mani. Ubrzo su počeli da se pitaju o uticaju bakterija na mozak i da li bi bakterije u nosu mogle da uđu u mozak. Koristeći prethodna istraživanja kao vodič, brzo su shvatili da zdrave ribe imaju bakterije u krvi i drugim unutrašnjim organima.
Ideja o unutrašnjim mikrobiomima je kontroverzna jer se kod ljudi smatra da se bakterije kreću u naše telo samo kada smo bolesni. Međutim, tim je mislio da se ribe mogu razlikovati po tome što mogu dozvoliti bakterijama da se kreću u njihova tela bez izazivanja bolesti. To je podstaklo hipotezu da i ribe mogu imati bakterije u mozgu, čak i kada su savršeno zdrave.
„Naša prvobitna hipoteza je bila da možemo pronaći neke bakterije u delu mozga koji se zove mirisna sijalica, a to je jedan deo mozga povezan sa nosom“, rekao je Salinas. „Međutim, nismo očekivali da ćemo videti bakterije u drugim delovima mozga. U stvari, mirisna sijalica je bila oblast u kojoj je opterećenje bakterijama bilo najniže u mozgu.
Njihova studija, „Mikrobiom mozga kod salmonida u homeostazi“, objavljena nedavno u Science Advances, detaljno opisuje živu bakterijsku zajednicu u mozgu zdravih salmonida.
Bakterije mozga kod zdravih salmonida prisutne su u gustini sličnoj gustini slezine i, kao što se očekivalo, mnogo niže u crevima. Dakle, odakle potiču moždane bakterijske zajednice?
Kroz kompjuterske analize, tim je utvrdio da se više od 50% raznolikosti u mozgu može pripisati bakterijskim zajednicama creva i krvi. Pošto krv neprestano cirkuliše kroz mozak, nije iznenađujuće što bakterije koriste krv kao nosač da dođu do mozga ribe.
U studiji, autori su uspeli da vizuelizuju bakterije pomoću fluorescentne mikroskopije. Zanimljivo je da su neki od njih uočeni kako prelaze krvno-moždanu barijeru. Ovo je podržalo predviđanja da je krv verovatno veoma važan kanal za bakterije da dođu do mozga. Takođe sugeriše da se moždane bakterije mogu redovno dopunjavati iz izvora krvi stalnom brzinom.
Dok su početni eksperimenti otkrili bakterijsku DNK u mozgu pastrmke, bilo je ključno pokazati da su ove bakterije žive. Koristeći kulturomiku, koja ima za cilj da testira što više uslova rasta, Mani je u okviru studije dobio više od 50 identičnih bakterijskih izolata iz mozga zdravih pastrmki.
Ova bakterijska biobanka, u zamrzivaču u Salinasovoj laboratoriji, predstavlja neprocenjiv resurs za svakog istraživača koji želi dalje da ispita funkcije ovih izolata.
„Uložili smo mnogo napora da ovo optimizujemo kako bismo radili na krvi i niskim mikrobnim tkivima da bismo istražili ovo otkriće“, rekao je Mani. „Proveli smo skoro dve godine optimizujući metode korišćene u studiji. Nadamo se da će ovaj rad, stoga, pomoći celom polju u budućim istraživanjima na osnovu naših osnova.“
Da bi podržao svoja otkrića iz laboratorijske kalifornijske pastrmke, Salinasov tim je pokušao da uzorkuje nekoliko drugih vrsta salmonida sa mnogo različitih lokacija širom sveta, uključujući Gila pastrmku iz Novog Meksika, losos Chinook iz Oregona u njegovom prirodnom staništu, atlantski losos iz Norveške i kaliforniju pastrmku. iz Češke. U svim slučajevima, bakterije su pronađene u mozgu ovih zdravih riba, što potkrepljuje otkriće tima.
Uprkos ohrabrujućim nalazima kod salmonida, istraživači još uvek nisu sigurni da li se mikrobiomi mozga javljaju u homeostazi kod drugih riba, drugih kičmenjaka ili kod ljudi.
„Mnogi drugi su pokušali da iznesu tvrdnju da bolesni ljudski mozgovi imaju bakterije“, rekao je Mani. „I to je bila prava kontroverza u oblasti Alchajmerove bolesti jer je bilo mnogo radova koji pokazuju da obdukcije mozga pacijenata sa Alchajmerovom bolešću imaju određene grupe bakterija u njihovom mozgu.“
Međutim, studije koje koriste autopsije ljudskog mozga je veoma teško kontrolisati i stoga je nemoguće isključiti kontaminacije tokom prikupljanja uzoraka ili zbog postmortalnih promena. Istraživači su preduzeli sve mere predostrožnosti kako bi bili sigurni da su bakterije koje su izvlačili iz mozga ribe zapravo u mozgu, a ne artefakt kontaminacije.
Ova studija je uticajna jer pokazuje da su bakterije prirodno prisutne u mozgu riba bez nanošenja štete. Ovo otkriće moglo bi pomoći naučnicima da bolje razumeju kako bakterije komuniciraju sa mozgom kod drugih životinja, uključujući ljude. Istraživači smatraju da bi ovo moglo da pruži uvid u bolesti poput Alchajmerove bolesti, gde su prethodne studije pronašle bakterije u mozgu obolelih ljudi.
„Mislim da postoji mnogo primena za ljudsko zdravlje, ali postoji i mnogo zaista zanimljivih pitanja koja možemo postaviti o važnosti ove mikrobiote mozga u fundamentalnom ponašanju i fiziologiji riba“, dodao je Salinas.
Tim trenutno pokušava da traži finansijska sredstva kako bi dalje podržao ovu liniju rada i takođe je uzbuđen što će sarađivati sa bilo kojim drugim istraživačima kako bi nastavili da odgovaraju na pitanja o mikrobiomima mozga.
