Intranet Areál web

Fyziologický ústav AV ČR

Špičková věda pro zdraví

Střevní mikrobiom ovlivňuje expresi genů účastnících se stresové odpovědi u chronicky stresovaných myší


Vědci z Fyziologického a Mikrobiologického ústavu AV ČR ukázali, že absence mikroorganismů u myší má za následek změnu chování v sociálním konfliktu a změny exprese genů regulujících stresovou odpověď při chronickém stresu.

Slizniční povrchy i trávicí systém savců jsou přirozeně osazeny mikroorganismy, které se souhrnně označují jako mikrobiom. Podstatnou část mikrobiomu tvoří bakterie, z nichž některé produkují celou řadu chemických látek, například hormony, či některé neuropřenašeče, jejichž pomocí mohou komunikovat s hostitelem, jak lokálně, tak i na úrovni celého organismu. Narušení střevního mikrobiomu je popsáno v souvislosti s řadou imunitních a neuropsychiatrických onemocnění. Jedním z případů, kdy dochází k narušení rovnováhy mezi hostitelským organismem a mikrobiomem je stres.

Stresová reakce směřuje k zachování homeostázi organismu čelícího nebezpečí aktivací celé řady mechanismů. Mezi nejdůležitější patří aktivace sympatoadrenálního systému a osy hypothalamus-hypofýza-nadledviny (HPA). Krátkodobý stres není ze své podstaty škodlivý. Problém nastává v případech, kdy je stres příliš častý, nebo je zvýšena individuální citlivost organismu.

Pro studium vlivu mikrobiomu na organismus jsou využívány myši chované ve sterilních podmínkách, které mikrobiální osazení postrádají. Je známo, že absence mikrobiomu mění chování zvířat a může změnit odpověď na akutní stres. Ve spolupráci s kolegy z Mikrobiologického ústavu AV ČR jsme se zaměřili na vliv chronického psychosociálního stresu v nepřítomnosti mikrobiomu. Naše výsledky ukázaly, že absence mikrobiomu ovlivňuje chování myší v sociálním konfliktu (obr. 1). Zároveň absence mikrobiomu ovlivňuje expresi genů kódujích proteiny podílející se na regulaci stresové odpovědi v nadledvině (obr. 2), lokální parakrinní signalizaci v tlustém střevu a expresi cytokinů v mesenteriálních lymfatických uzlinách a tlustém střevu. Tato práce přispívá k pochopení mechanismů vzájemné komunikace mezi střevním mikrobiomem a mozkem hostitele, zejména ve vztahu k regulaci stresové odpovědi při chronickém stresu.

 

   

Obr. 1.Čas strávený v jednotlivých složkách defenzivního chování (vzpřímená pozice (upright posture), freezing, útěk (escape/flight)) a celkový čas strávený defenzivním chováním (total defensive behavior) při sociálním konfliktu u konvenčních (SPF) a bezmikrobních (GF) myší. Data jsou uvedena jako průměry ± SEM; *P < 0.05,

Obr. 2. Exprese genů kódujících enzymy syntézy steroidů, biogeneze katecholaminů a metabolismu glukokortikoidů v nadledvině v odpovědi na psychosociální stres u konvenčních (SPF) a bezmikrobních (GF) myší. MC2R, melanokortinový receptor 2 (receptor pro ACTH); StAR, steroidogenic acute regulatory protein (protein regulující akutní streoidogenezi); Cyp11a1, cholesterol side-chain cleavage enzyme (enzym katalyzující odštěpení postranního řetězce cholesterolu); TH, tyrosin hydroxyláza; PNMT, phenylethanolamin N-methyltransferáza; 11HSD1 and 11HSD2, 11b-hydroxysteroid dehydrogenáza typu 1 and typu 2. Data jsou uvedena jako průměry ± SEM; *P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001.

Vodička, Martin - Ergang, Peter - Hrnčíř, Tomáš - Mikulecká, Anna - Kvapilová, Pavlína - Vagnerová, Karla - Šestáková, Blanka - Fajstová, Alena - Hermanová, Petra - Hudcovic, Tomáš - Kozáková, Hana - Pácha, Jiří: Microbiota affects the expression of genes involved in HPA axis regulation and local metabolism of glucocorticoids in chronic psychosocial stress. Brain Behavior and Immunity. Roč. 73, Oct 2018 (2018), s. 615-624. ISSN 0889-1591, IF: 6.306 DOI