Τα τελευταία χρόνια αρκετές μελέτες έχουν αναδείξει σύνδεση ανάμεσα στα βακτήρια του εντέρου και παθήσεις που χαρακτηρίζονται από συσσώρευση παθολογικών πρωτεϊνών στον εγκέφαλο, όπως η νόσος του Parkinson, η νόσος Alzheimer και η αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση (ALS).

Ωστόσο, τόσο η πολυπλοκότητα του εντερικού μικροβιώματος (δηλαδή της κοινότητας των μικροοργανισμών που βρίσκονται στο έντερό μας), όσο και μία σειρά περιβαλλοντικοί παράγοντες, όπως η διατροφή, έχουν αποτελέσει πρόκληση για τους επιστήμονες οι οποίοι προσπαθούν να εξακριβώσουν το ρόλο των βακτηρίων.

Θέλοντας να παρακάμψει την παραπάνω πολυπλοκότητα, μία ομάδα επιστημόνων στράφηκε σε ένα μικρό νηματοειδή σκώληκα, τον Caenorhabditis elegans.

Οι επιστήμονες προέρχονται από το Πανεπιστήμιο της Φλόριντα των ΗΠΑ και χρησιμοποίησαν τους παραπάνω σκώληκες ως «δοκιμαστικούς σωλήνες» με σκοπό να εξετάσουν τις επιδράσεις κάθε βακτηριακού είδους στις παθολογικές πρωτεΐνες του εγκεφάλου.

Κάθε σκώληκας έχει μήκος περίπου 1 χιλιοστό και φέρει ακριβώς 959 κύτταρα, ωστόσο έχει κανονικά έντερο, μύες και νεύρα, όπως και τα μεγαλύτερα ζώα.

Το μικρό μέγεθος του συγκεκριμένου σκώληκα, όπως υποστήριξαν οι επιστήμονες της μελέτης, τους επέτρεψε να κάνουν πειράματα για να απαντήσουν σημαντικά ερωτήματα, τα οποία θα χρησιμοποιήσουν στο μέλλον για τη διεξαγωγή μεγαλυτέρου μεγέθους μελετών σε πειραματόζωα και, αργότερα, ανθρώπους.

Οι σκώληκες τρέφονται με βακτήρια, ωστόσο στο αποστειρωμένο περιβάλλον του εργαστηρίου δεν έχουν δικό τους μικροβίωμα.

Κατά συνέπεια, το έντερό τους αποικίζεται τελικά από οποιοδήποτε βακτήριο επιλέξουν οι επιστήμονες, γεγονός που τα καθιστά ιδανικά για τη μελέτη του συγκεκριμένου βακτηρίου.

Όταν οι επιστήμονες χορήγησαν στους C. elegans τα παθολογικά βακτήρια που βρίσκονται στο έντερο του ανθρώπου, παρατήρησαν ότι οι σκώληκες άρχισαν να παράγουν παθολογικές πρωτεΐνες στο έντερο, στους μύες, στα νευρικά κύτταρα και στα γενετικά κύτταρα.

Ωφέλιμα Βακτήρια

Αντίθετα, τα «ωφέλιμα» βακτήρια που συνθέτουν ένα μόριο που λέγεται βουτυρικό οξύ, απέτρεψαν το σχηματισμό παθολογικών πρωτεϊνών, καθώς και τις τοξικές επιδράσεις από τις τελευταίες.

Το βουτυρικό οξύ είναι ένα από τα λιπαρά οξέα βραχείας αλύσου που παράγεται από τα ωφέλιμα βακτήρια του εντέρου κατά τη ζύμωση των ινών. Η ουσία αυτή προσφέρει μία σειρά οφέλη στα κύτταρα του εντέρου και όχι μόνο.

Προηγούμενες μελέτες, για παράδειγμα, είχαν δείξει ότι το βουτυρικό οξύ βοηθά στην αντιμετώπιση των νευροεκφυλιστικών νόσων σε μοντέλα πειραματοζώων.

Σύμφωνα με τους επιστήμονες της παρούσας μελέτης, η οποία δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό PLOS Pathogens, τα βακτήρια που παράγουν βουτυρικό οξύ θα μπορούσαν πιθανώς να χρησιμοποιηθούν στη θεραπεία και πρόληψη των νευροεκφυλιστικών νόσων.

Παραδείγματα παθολογικών πρωτεϊνών είναι οι πλάκες και τα νευροϊνιδικά πλέγματα στη νόσο Alzheimer, καθώς και τα ινίδια πρωτεϊνών α-συνουκλεΐνης στη νόσο του Parkinson.

Οι παραπάνω δύο νόσοι αποτελούν σήμερα ένα από τα κυριότερα αίτια θανάτου στους ασθενείς της τρίτης ηλικίας, ωστόσο δεν υπάρχουν ακόμα αποτελεσματικές θεραπείες γι’ αυτές.

Ορισμένοι παράγοντες που επηρεάζουν τον κίνδυνο εμφάνισης των παραπάνω νόσων, όπως η ηλικία, η διατροφή, το άγχος και η χρήση αντιβιοτικών, συνδέονται επίσης με αλλαγές στο εντερικό μικροβίωμα.

Επιπλέον, μερικές μελέτες έχουν δείξει ότι η διαταραχή του μικροβιώματος από μία λοίμωξη μπορεί να επιδεινώσει τις νευροεκφυλιστικές νόσους.

Βακτήρια και Παθολογικές Πρωτεΐνες

Θέλοντας να διαπιστώσουν ποια είναι τα βακτήρια που συνδέονται με την εμφάνιση παθολογικών πρωτεϊνών, οι επιστήμονες χορήγησαν στα C. elegans διάφορα είδη βακτηρίων.

Χρησιμοποιώντας μία τεχνική που κάνει τις παθολογικές πρωτεΐνες να φαίνονται με πράσινο χρώμα στο μικροσκόπιο, συνέκριναν τους ιστούς των σκωλήκων που είχαν λάβει το προς εξέταση κάθε φορά βακτήριο, με αυτούς σκωλήκων που έκαναν τυπική διατροφή.

Όπως διαπίστωσαν, οι σκώληκες που είχαν αποικιστεί από συγκεκριμένα είδη βακτηρίων είχαν παθολογικές πρωτεΐνες στο έντερο, στους μύες, στα νεύρα, αλλά και στα αναπαραγωγικά όργανα. Είχαν επίσης μειωμένη κινητικότητα, ένα συχνό σύμπτωμα στους ασθενείς με νευροεκφυλιστικά νοσήματα.

Αντίθετα, τα βακτήρια που συνθέτουν βουτυρικό οξύ είχαν την ικανότητα να περιορίζουν τις παθολογικές πρωτεΐνες και τις τοξικές τους επιδράσεις.

Πρόσφατες μελέτες έχουν διαπιστώσει ότι το έντερο των ασθενών με νόσο Alzheimer ή νόσο του Parkinson έχει μειωμένες ποσότητες των παραπάνω ωφελίμων βακτηρίων.

Ένας από τους κύριους περιορισμούς της έρευνας ήταν ότι οι μικροσκοπικοί σκώληκες δεν είναι δυνατό να μιμηθούν απόλυτα τη συμπτωματολογία της νόσου Alzheimer ή οποιασδήποτε άλλης νευροεκφυλιστικής νόσου.

Αν και η σχετικά απλή δομή των ζώων επιτρέπει στους επιστήμονες να εξετάσουν συγκεκριμένα βακτήρια, ο οργανισμός τους ομοιάζει ελάχιστα με αυτό των ανθρώπων.

Ο Ρόλος των Αντιβιοτικών

Τα δύο βακτήρια που συνδέθηκαν περισσότερο με την εμφάνιση παθολογικών πρωτεϊνών ήταν τα Klebsiella pneumoniae και Pseudomonas aeruginosa.

Προηγούμενες μελέτες είχαν συνδέσει τα παραπάνω βακτήρια με αυξημένο κίνδυνο εμφάνισης νόσου του Parkinson.

Στη μελέτη τους οι επιστήμονες υποστήριξαν ότι τα τελευταία χρόνια, τα παραπάνω δύο βακτήρια έχουν παρουσιάσει αυξημένη ανθεκτικότητα εξ’ αιτίας της αλόγιστης χρήσης αντιβιοτικών.

Μία θεωρία που εξήγησαν οι επιστήμονες είναι ότι οι αντιβιοτικές θεραπείες ενδεχομένως ενισχύουν τους πληθυσμούς των παραπάνω παθολογικών βακτηρίων, περιορίζοντας παράλληλα αυτούς των ωφελίμων βακτηρίων.

Η θεωρία αυτή υποστηρίζεται και από μία πρόσφατη μελέτη, η οποία διαπίστωσε ότι το ιστορικό αντιβιοτικής θεραπείας συνδέεται με αυξημένο κίνδυνο εμφάνισης νόσου του Parkinson.