Oś jelita-mózg: brakujące ogniwo?

Suplementacja probiotyków u starszych osób wiąże się ze zwiększonym wytwarzaniem kwasu indolo-3-propionowego. Jest to, jak się wydaje, jedno z istotnych ogniw łączących mikroflorę jelitową ze stanem układu nerwowego. Potwierdzają to wyniki badania przeprowadzonego w Korei Płd.

Kwas indolo-3-propionowy (IPA) jest naturalnym związkiem chemicznym z grupy indoli. Powstaje wskutek metabolizmu tryptofanu (aminokwasu egzogennego, prekursora serotoniny) przez mikroorganizmy jelitowe. IPA może wpływać na organizm na różne sposoby:

• wykazuje działanie przeciwutleniające, pomaga neutralizować wolne rodniki;
• działa przeciwzapalnie;
• wykazuje właściwości neuroprotekcyjne, tj. chroni neurony przed uszkodzeniem i może w ten sposób zapobiegać chorobom neurodegeneracyjnym, w tym demencji;
• może wpływać na metabolizm glukozy i poziom cukru we krwi, poprzez zmniejszanie insulinooporności.

Z wiekiem zmniejsza się zawartość kwasu indolo-3-propionowego we krwi. Podejrzewa się, że jego względny niedobór może łączyć się z nasilonym wytwarzaniem amyloidu, czyli białka gromadzącego się w nadmiarze w przebiegu choroby Alzheimera.

W omawianym badaniu brało udział 63 zdrowych osób po 65 r.ż., którym podawano złożony probiotyk (Bifidobacterium bifidum BGN4 oraz Bifidobacterium longum BORI) albo placebo przez 12 tygodni. Sprawdzono, jak taka suplementacja wpłynie na poziom metabolitów bakteryjnych we krwi, jak zmieni się skład mikroflory jelit i – w osobym eksperymencie – jak komórki glejowe układu nerwowego zareagują na kwas indolo-3-propionowy po stymulacji toksyną bakteryjną (lipopolisacharydem) i jakie mogą być tego skutki.

Analiza wskazała, że probiotyki istotnie wpłynęły na metabolizm bakteryjny tryptofanu (podejrzewa się, że to działanie mikroflory jelitowej jest ważnym etapem na drodze ujawniania się działania prozdrowotnego tego aminokwasu). Prawie dwukrotnie zwiększyła się zawartość kwasu indolo-3-propionowego, co korelowało zarówno ze zmianami składu mikroflory jelit, jak i poziomem BDNF (czynnik neurotroficzny pochodzenia mózgowego, białko związane z wzrostem, różnicowaniem i przeżyciem neuronów w różnych obszarach mózgu; chroni komórki nerwowe przed przedwczesną śmiercią, uczestniczy w kształtowaniu plastyczności synaptycznej niezbędnej w procesie uczenia się i istotnej dla funkcjonowania pamięci, stymuluje budowę synaps i komunikację między komórkami nerwowymi. Zaburzenia funkcji BDNF wiąże się z różnymi chorobami neurologicznymi i psychiatrycznymi, takimi jak choroba Alzheimera, choroba Parkinsona, depresja, schizofrenia i zaburzenia lękowe). Suplementacja probiotyków wpływała także na inne szlaki metaboliczne, np. glutaminy czy kwasów żółciowych.

Komórki glejowe wprowadzone w stan aktywacji toksyną bakteryjną, a następnie poddane działaniu kwasu indolo-3-propionowego zmniejszały wydzielanie czynników prozapalnych, co z kolei wiązało się z nasileniem wytwarzania BDNF i czynnika wzrostu nerwów w modelu badania mechanizmów neurodegeneracyjnych.

Wskazuje to, że suplementacja probiotyków wpływa na metabolizm tryptofanu w przewodzie pokarmowym, a metabolity przedostające się do krwi mogą korzystnie oddziaływać na komórki nerwowe, wygaszając stan zapalny i działając neuroprotekcyjnie. Tłumaczy to efekty kliniczne takiej suplementacji pod postacią zwalniania stopniowej utraty funkcji poznawczych z wiekiem.

Metabolizm jelitowy tryptofanu może odbywać się na trzy główne sposoby: może być przekształcany do serotoniny, do indoli (w tym IPA) lub kinureniny. Równowaga tych procesów może mieć znaczenie w rozwoju chorób układu nerwowego, zaburzeń psychicznych, chorób z autoagresji, chorób układu krążenia a nawet nowotworów.

Na podstawie
Kim CS, Jung S, Hwang GS, Shin DM. Gut microbiota indole-3-propionic acid mediates neuroprotective effect of probiotic consumption in healthy elderly: A randomized, double-blind, placebo-controlled, multicenter trial and in vitro study. Clin Nutr. 2023 Jun;42(6):1025-1033. doi: 10.1016/j.clnu.2023.04.001. Epub 2023 May 2. PMID: 37150125.