Aivot elättävät omaa flooraa

Bakteereja on pidetty tähän asti aivojen ja samalla terveyden uhkana. On kuitenkin todettu, että aivoihin pesiytyy pieneliöitä, jotka voivat lisätä hyvinvointia: virkistää, kohottaa mielialaa ja torjua mielenterveysongelmia.

Shutterstock

Kolme vuosikymmentä biologi Rosalinda Roberts on leikannut hiljattain kuolleiden ihmisten aivoja ultraohuiksi viipaleiksi ja tarkastellut näitä elektronimikroskoopilla.

Alkuperäisenä tavoitteena oli löytää skitsofrenian syy, mutta myöhemmin tutkimuskohteeksi tulivat pienet läiskät, joita aivoissa ei pitäisi olla.

Roberts löysi niitä eri puolilta aivokudosta, ja kun hän oivalsi vuonna 2018, mistä niissä oli kysymys, hän katsoi niitä ällistyneenä.

Läiskät olivat nimittäin bakteereja. Yhdysvaltalaisen Alabaman yliopiston tutkija oli ensimmäisenä todistanut, että ihmisaivoissa on massoittain bakteereja.

Bakteerien esiintyminen aivoissa on aina saanut lääkärit huolestumaan uhkaavasta vaarasta, koska tämän herkän elimen infektiolla, kuten aivokalvontulehduksella, voi olla hengenvaaralliset seuraukset.

Robertsin löytö vihjaa kuitenkin, että aivoissa elää kasapäin bakteereja hälyttämättä immuuni­järjestelmää ja aiheuttamatta tulehdusta.

Päinvastoin: aivobakteerit voivat edistää terveyttä henkisen hyvinvoinnin säätelijöinä, jotka saattavat torjua esimerkiksi masennusta ja Alzheimerin tautia.

Bakteerit lymyävät aivokeskuksissa

Bakteereja on löydetty kasapäin neljästä eri aivojen osasta. Alueiden tehtävät liittyvät muun muassa liikkeiden ja tarkkaavaisuuden säätelyyn.

Science Photo Library/Claus Lunau

Suunnittelukeskus

Suunnittelua ja tarkkaavaisuutta säätelevillä etuaivoilla on osuus esim. skitsofreniassa.

Science Photo Library/Claus Lunau

Liikealue

Aivojuovio säätelee mm. liikkeitä. Parkinson-potilailla se ei toimi normaalisti.

Science Photo Library/Claus Lunau

Oppimisalue

Mustatumake on tärkeä oppimisen kannalta. Parkinsonin tauti juontuu sieltä.

Science Photo Library og Claus Lunau

Muistikeskus

Hippokampus tallentaa muistoja muistiin. Alzheimerin tauti alkaa usein täältä.

Science Photo Library og Claus Lunau

Suolibakteerit pesiytyvät aivoihin

Rosalinda Robertsin tutkimuksessa tarkasteltiin 34 terveen ihmisen aivoviipaleita elektronimikroskoopilla.

Elektronipommitus paljasti aivokudoksen yksityiskohdat niin tarkasti, että esiin tulivat mitoiltaan bakteereja vastaavat läiskät. Lisäksi niitä ympäröi tukeva seinä, joka on ominainen bakteerien solurakenteelle. Jotkin läiskät olivat ketjuuntuneetkin bakteereille tyypillisesti.

Havainnot eivät jättäneet epäilyn sijaa: kaikissa aivoissa esiintyi bakteereja.

Seuraavaksi Robertsin tutkijaryhmä alkoi tunnistaa bakteerilajeja analysoimalla 16S rRNA -geenijaksoja, jotka ovat kaikilla eliöillä omanlaisiaan.

Aivokudoksessa piili monenlaisia bakteereja, mutta yllättävästi 92 prosenttia niistä kuului niihin kolmeen pääryhmään, joista ihmisen suolifloora tavallisesti enimmäkseen koostuu.

Kaksi solutyyppiä vetää bakteereja puoleensa

  • Bakteerit viihtyvät eristeessä

    Hermosolut lähettävät hermoimpulsseja aivoissa pitkiä viejähaarakkeita pitkin. Näitä ympäröi rasvapitoinen eristekerros, myeliinituppi. Se kuhisee bakteereja.

  • Solun jalat keräävät pöpöjä

    Hermotukisoluihin kuuluvat astrosyytit ottavat verenkierrosta ravintoa hermo­soluille ulokkeillaan. Bakteerit kertyvät näihin astrosyyttien jalkoina leviäviin lonkeroihin.

Probioottilisä rauhoitti hiiriä

Suolibakteerien edullinen vaikutus aivoihin on ollut tutkimuskohteena vuodesta 2011 asti.

Silloin irlantilaisen University College Corkin neurologi John Cryan syötti labora­toriohiirille lientä, johon oli lisätty ihmisen suolifloorassa tavalliseen lajiin kuuluvia, probiootteina pidettäviä maitohappobakteereja.

Lisän ansiosta stressihormoni kortikosteronin määrä veressä pieneni ja aivojen tapa reagoida ahdistus-, pelko- ja stressiärsykkeisiin muuttui.

Kuuden viikon aikana bakteeripitoinen ravinto vähensi hiirien hermostuneisuutta, ja ne alkoivat esimerkiksi tutkia rohkeammin häkin näkösuojattomia osia.

Luonnossa tällaiset aukeat alueet merkitsevät hiirille suurempaa vaaraa joutua petoeläinten saaliiksi.

Kun John Cryan katkaisi hiirien kiertäjähermon, hän löysi mahdollisen selityksen suoliflooran vaikutukselle aivoihin. Hermo yhdistää suoliston ja aivot ja välittää esimerkiksi tiedon suolen täyttymisestä.

Vastaavasti aivot voivat viestiä suolistolle, että on yö ja sen pitää siksi lopettaa toimintansa. Hiirillä, joiden kiertäjähermo oli katkaistu, maitohappobakteerit menettivät vaikutuksensa keskushermostoon: eläimistä tuli yhtä levottomia kuin ne olivat olleet.

Sittemmin useissa tutkimuksissa on saatu näyttöä siitä, että myös ihmisaivoihin vaikuttaa koko joukko suolibakteereja. Vaikutus ilmenee muun muassa skitsofrenia- ja masennusherkkyydessä ja Alzheimerin ja Parkinsonin tautien puhkeamisessa.

Bakteerien toimintatapa on kuitenkin yhä hämärän peitossa. Vallalla olevan käsityksen mukaan ne ärsyttävät kiertäjähermon haarakkeita suolenseinässä ja saavat ne lähettämään viestejä aivoihin, mutta Rosalinda Robertsin löytö vihjaa suorempaan tiehen.

Bakteerit yksinkertaisesti menevät itse kiertäjähermoa pitkin aivoihin.

Pieneliökanta vaikuttaa yläpäässäkin

Ihmisen aivoista löytyneistä bakteereista 92 prosenttia kuuluu kolmeen pääryhmään, jotka ovat Bacteroidetes, Proteobacteria ja Firmicutes. Samojen bakteerien osuus suolifloorasta on 68 prosenttia, ja niiden epäillään sekä tukevan että horjuttavan aivojen terveyttä.

  • Bacteroidetes: Viestiaine suojaa masennukselta

    Suolifloora, joka sisältää vähän Bacteroides-suvun bakteereja, muuttaa aivojen hermoviestintää tavalla, joka on liitetty masennukseen. Masennusoireet lievittyvät sitä mukaa kuin bakteerien määrä suolistossa kasvaa.

    Bakteerin vaikutus: erittää GABA-välittäjä-ainetta, joka siirtää hermosolujen toimintakäskyjä.

  • Proteobacteria: Alzheimer alkaa proteiinista

    Joka toisella on mahassaan Helicobacter pylori -bakteereja, jotka tuottavat suoliflooraan ja aivoihin vaikuttavia välittäjä-aineita. Alzheimer-potilailla on normaalia enemmän helikobakteereja. Hiirillä ne aiheuttavat dementiaa.

    Bakteerin vaikutus: tuottaa peptidejä, jotka aiheuttavat haitallisia kokkareita aivoihin.

  • Firmicutes: Veren aine pahentaa skitsofreniaa

    Skitsofreenikoilla on usein paljon maitohappobakteereihin kuuluvan Lacto­bacillus-suvun bakteereja suolessaan. Oireet tyypillisesti pahenevat sitä mukaa kuin näiden bakteerien osuus suolifloorasta kasvaa.

    Bakteerin vaikutus: lisää aivojen reseptoreja salpaavan kynureniinin määrää veressä.

Veri ja hermot tarjoavat väylän

Robertsin terävistä elektronimikroskooppikuvista on voitu erottaa, että aivobakteerit kertyvät myeliinituppiin, jotka ovat hermosolujen viejähaarakkeita ympäröiviä rasvaeristeitä.

Myös kiertäjähermo, joka kulkee aivojen alimpaan osaan eli aivorunkoon normaalisti bakteerit loitolla pitävän veri-aivoesteen ohi, on myelinisoitunut.

Teoriassa bakteerien tarvitsee vain läpäistä suolenseinä ja työntyä kiertäjähermon myeliiniin päästäkseen aivoihin. Lisäksi bakteerit viihtyvät myös hermotukisoluihin kuuluvissa astrosyyteissä, jotka ruokkivat hermosoluja verestä ottamallaan ravinnolla.

Astrosyytit tarjoilevat ruoan jaloillaan eli lonkeromaisilla ulokkeillaan, jotka leviävät aivojen verisuonille. Bakteereja kertyy runsain mitoin nimenomaan jalkoihin.

Rosalinda Roberts (vas.) johtaa suuren tieteelle lahjoitettujen aivojen kokoelman tutkimusta.

© University of Alabama at Birmingham

Osa tutkijoista pitääkin mahdollisena, että bakteerit kulkeutuvat veren mukana suolesta aivoihin, missä ne keinottelevat itsensä veri-aivoesteen läpi astrosyytteihin. Esteen heikkoja kohtia ovat esimerkiksi aivorungon oksennuskeskus ja hajukäämi, joka sijaitsee heti nenän takana.

Aivojen pitää päästä helposti erottamaan verestä haitta-aineet ja ilmasta hajuaineet, jotta ne voivat reagoida oksennusrefleksillä. Siksi aivot tinkivät suojaeristyksestään – ja helpottavat näin bakteerien läpikulkua.

Vielä ei tiedetä, kertyykö bakteereja etenkin hajukäämiin ja oksennuskeskukseen. Jos asia osoittautuu olevan näin, oletus bakteerien käyttämästä veritiestä saa tukea.

Suolifloora viestii aivoille kolmea tietä

On oletettu, että suolen bakteerit kauko-ohjaavat aivoja viestiaineillaan. Pieneliöiden löytyminen aivoista vihjaa kuitenkin, että niitä siirtyy suolesta päähän verisuonia tai hermoja pitkin.

Claus Lunau ja Lasse Lund-Andersen

Bakteerit läpäisevät veri-aivoesteen kolmella eri konstilla

1) Aivoihin tuleva bakteeri voi kapseloitua verisuonen seinämään ja hivuttautua sen kautta aivoihin.

2) Jos suonen-seinän solut eivät kytkeydy kiinni toisiinsa, bakteeri voi kiilautua läpi niiden välistä.

3) Valkosolut pääsevät usein aivoihin, joten bakteeri voi tarttua niihin ja matkustaa jäniksenä.

Claus Lunau ja Lasse Lund-Andersen

Rasvainen suolistohermo toimii bakteerien valtatienä

Bakteerit tunkeutuvat suolenseinämän läpi ja porautuvat pitkän kiertäjähermon rasvapitoisiin eristekalvoihin, myeliinituppiin.

Claus Lunau ja Lasse Lund-Andersen

Rasvainen suolistohermo toimii bakteerien valtatienä

Niistä bakteerit kulkevat hermon päätekohtaan, aivorunkoon. Näin pieneliöt ovat päässeet aivojen sisälle.

Claus Lunau ja Lasse Lund-Andersen

Bakteerit keskustelevat viestiaineillaan aivojen kanssa

Suoliston bakteerit vaikuttavat suolenseinän tuntumassa immuunisoluihin, jotka tuottavat solujen välisen viestinnän välittäjäaineita, sytokiineja.

Claus Lunau ja Lasse Lund-Andersen

Bakteerit keskustelevat viestiaineillaan aivojen kanssa

Veri kuljettaa niitä aivoihin, joissa ne ohjaamalla hermoviestintää säätelevät aivotoimintaa.

Claus Lunau ja Lasse Lund-Andersen

Parkinsonin tauti juontuu suolesta

Rosalinda Robertsin tutkimusten mukaan suolibakteerit elävät rauhallisesti aivoissa aiheuttamatta äkillisiä tulehduksia.

Koska hän löysi bakteereja erityisesti niistä aivojen osista, joilla on yhteys psyyken ja keskushermoston sairauksiin, pieneliöt puuttuvat todennäköisesti tavalla tai toisella aivosolujen toimintaan. Vaikutukset ilmenevät sekä mielenterveydessä että tiedonkäsittelyssä.

Syvällä aivoissa sijaitsevat parilliset mustatumakkeet ja aivojuoviot suunnittelevat liikesarjat, jotta ne voidaan suorittaa joustavasti ja tarkoituksenmukaisesti esimerkiksi silloin, kun nostetaan kuppi pöydältä ja hörpätään siitä kahvia.

Parkinsonin tautia sairastavilla alueet eivät toimi normaalisti, ja tästä syystä liikkeet hidastuvat ja kangistuvat ja raajoissa ilmenee lepovapinaa.

92 prosenttia aivojen bakteereista kuuluu suoliflooran suuriin pääryhmiin.

Sekä mustatumakkeissa että aivojuovioissa esiintyy bakteereja. Löytö antaa ymmärtää, että pieneliöt voivat vaikuttaa suoraan näihin aivojen osiin lähikosketuksessa.

Runsaasti bakteereja on löydetty myös hippokampuksesta eli aivotursosta, jolla on oma osansa muun muassa Alzheimerin taudissa ja masennuksessa. Vuonna 2019 julkaisemassaan tiedeartikkelissa psykiatri Elizabeth Sublette yhdysvaltalaisesta Columbian yliopistosta toteaa, että eräät suolibakteerilajit ovat erityisen yleisiä masennuspotilailla ja ne saattavat edistää sairastumista.

Vastaavasti terveillä etupäässä esiintyvät bakteerilajit voivat tukea mielen­terveyden säilyttämistä.

Pieneliöstö säätelee mielialaa

Laaja vuoden 2019 tutkimus paljasti, että bakteereilla voi olla tärkeä osuus myös vallitsevan tunnetilan säätelyssä. Mikrobiologi Jeroen Raes belgialaisesta Leuvenin yliopistosta tutki yli tuhannen ihmisen suoliflooraa ja sai selville hämmästyttäviä seikkoja.

Erilaiset Faecalibacterium-suvun suolibakteerit olivat erityisen yleisiä niillä henkilöillä, jotka kärsivät tunne-elämän häiriöistä, kun taas Butyrivibrio-suku kukoisti niillä, jotka olivat hyvin sosiaalisia.

Elämänmyönteisyydellä ja runsaalla määrällä Copro-coccus-suvun bakteereja näytti niin ikään olevan selvä riippuvuussuhde.

Muiden tutkijoiden pitää vielä toistaa Robertsin tutkimukset, jotta voidaan olla varmoja aivobakteerien olemassaolosta.

Vasta asian varmistuttua päästään selvittämään ilmiön merkitystä fyysiselle ja psyykkiselle terveydelle ja lääkäreiden työlle.

Lue myös:

Højt blodtryk - blod strømmer gennem kroppen
Terveys

Korkea verenpaine surkastaa aivoja

5 minuuttia
Alzheimer
Aivot

(20. luetuin) Vastamyrkky torjuu Alzheimerin tautia

9 minuuttia
Poika käyttää käsidesiä
Elimistö

Tappaako käsidesi todellakin 99,9 prosenttia kaikista bakteereista?

2 minuuttia

Kirjaudu sisään

Virhe: Tarkista sähköpostiosoite
Salasana vaaditaan
NäytäPiilota

Oletko jo tilaaja? Oletko jo lehden tilaaja? Napsauta tästä

Uusi käyttäjä? Näin saat käyttöoikeuden!