Microbiologie in hapklare porties

Alleen en onwel: Microbioom en metabolische veranderingen bij vrouwelijke prairiewoelmuizen

Written by

Heb je je ooit afgevraagd hoe eenzaamheid onze gezondheid beïnvloedt, behalve door je verdrietig te voelen? Prairiewoelmuizen, kleine knaagdieren die bekend staan om hun loyaliteit en sterke sociale banden, geven enkele verrassende antwoorden.

In tegenstelling tot veel andere dieren vormen prairiewoelmuizen levenslange paarbanden met hun partner en leven ze in hechte familiegroepen, waardoor ze een ideale soort zijn om de effecten van sociaal isolement te bestuderen. Door hun hechte natuur kan het scheiden van soortgenoten leiden tot merkbare veranderingen in hun gedrag en lichamelijke gezondheid. Door deze zeer sociale dieren te bestuderen, heeft een recent onderzoek inzicht gegeven in hoe eenzaamheid niet alleen de geest, maar ook het lichaam kan beïnvloeden.

Toen onderzoekers twee groepen vrouwelijke woelmuizen met elkaar vergeleken – een groep gehuisvest bij een broer of zus van hetzelfde geslacht en een andere groep vier weken lang geïsoleerd gehouden – zagen ze duidelijke gedragsverschillen. De geïsoleerde woelmuizen vertoonden tekenen van angst en depressie, zoals minder tijd doorbrengen in de open armen van de Elevated Plus Maze test en meer onbeweeglijkheid tijdens de Forced Swim test (zie afbeelding hieronder). Deze gedragingen laten zien hoe alleen zijn stress kan veroorzaken bij de geestelijke gezondheid van dieren.

Symbols above the bar graphs are examples of what the behavioral tests look like. The left bar graph represents the results of the Elevated Plus Maze test. The less time an animal spends in the Open Arms, the “more anxious” they are. The right bar graph is the results of the Forced Swim Test. Animals that spend a longer time floating are said to be “more depressed”. Data adapted from Nuccio et al. 2023. Created with BioRender.

Symbolen boven de staafdiagrammen zijn voorbeelden van hoe de gedragstesten eruit zien. Het linker staafdiagram geeft de resultaten weer van de Elevated Plus Maze test. Hoe minder tijd een dier doorbrengt in de Open Armen, hoe “angstiger” het is. Het rechter staafdiagram is het resultaat van de gedwongen zwemtest. Van dieren die langer drijven wordt gezegd dat ze “depressiever” zijn. Gegevens aangepast van Nuccio et al. 2023. Gemaakt met BioRender.

Uit het onderzoek bleek ook dat isolatie de darmbacteriën van de woelmuizen veranderde. Woelmuizen die samenleefden met soortgenoten hadden meer nuttige bacteriën, zoals Anaerostipes en Lactobacillaceae, die de spijsvertering bevorderen en beschermen tegen schadelijke bacteriën. Geïsoleerde woelmuizen hadden echter hogere niveaus van bacteriën zoals Enterococcus en Staphylococcaceae, die in verband worden gebracht met ziekten zoals spijsverteringsproblemen en diabetes. Dit suggereert dat sociaal isolement kan leiden tot ongezonde veranderingen in de darmen.

De effecten van alleen zijn gingen verder dan de darmen. De onderzoekers merkten ook verschillen op in de metabolieten – kleine moleculen die betrokken zijn bij lichaamsprocessen – in de uitwerpselen en het bloed van de woelmuizen. Zo vertoonden geïsoleerde woelmuizen veranderde niveaus van metabolieten zoals tetradecaanzuur en butaanzuur. Bij gepaarde woelmuizen werden hogere niveaus van deze metabolieten geassocieerd met meer tijd doorbrengen in open ruimtes tijdens gedragstesten, een teken van verminderde angst. Tetradecaanzuur in het bijzonder, is bestudeerd voor zijn kalmerende effecten, met onderzoek dat suggereert dat het stress kan helpen verminderen.

Ondertussen heeft butaanzuur, dat vaak geproduceerd wordt door darmbacteriën, gemengde effecten laten zien op gedrag. In sommige onderzoeken verminderde het angst, maar in andere onderzoeken nam het toe of had het geen effect op depressief gedrag. Deze bevindingen laten zien hoe verschuivingen in de stofwisseling een rol kunnen spelen bij de emotionele reacties die worden veroorzaakt door sociaal isolement. Toch is er nog meer onderzoek nodig op dit gebied om dit te bevestigen.

In het algemeen laat dit onderzoek zien hoe geestelijke gezondheid, darmgezondheid en metabolisme nauw met elkaar verbonden zijn. Sociaal isolement kan gedrag veranderen, darmbacteriën verstoren en de lichaamschemie beïnvloeden, waardoor het risico op ernstige ziekten toeneemt. Deze resultaten benadrukken het belang van sociale interactie om gezond te blijven. In de toekomst zouden onderzoekers kunnen onderzoeken of behandelingen zoals probiotica sommige van deze negatieve effecten kunnen helpen voorkomen.

Link to the original post: Nuccio, D.A.; Normann, M.C.; Zhou, H.; Grippo, A.J.; Singh, P. Microbiome and Metabolome Variation as Indicator of Social Stress in Female Prairie Voles. Int. J. Mol. Sci. 2023, 24, 1677. https://doi.org/10.3390/ijms24021677

Featured image: Created by author in Canva Pro.

Additional sources: Bui TPN, Mannerås-Holm L, Puschmann R, Wu H, Troise AD, Nijsse B, Boeren S, Bäckhed F, Fiedler D, deVos WM. Conversion of dietary inositol into propionate and acetate by commensal Anaerostipes associates with host health. Nat Commun. 2021 Aug 10;12(1):4798. doi: 10.1038/s41467-021-25081-w. PMID: 34376656; PMCID: PMC8355322.

Zawistowska-Rojek, A., Kośmider, A., Stępień, K. et al. Adhesion and aggregation properties of Lactobacillaceae strains as protection ways against enteropathogenic bacteria. Arch Microbiol 204, 285 (2022). https://doi.org/10.1007/s00203-022-02889-8

Fiore E.Van Tyne D.Gilmore MS.2019.Pathogenicity of Enterococci. Microbiol Spectr7:10.1128/microbiolspec.gpp3-0053-2018.https://doi.org/10.1128/microbiolspec.gpp3-0053-2018

Vu BG, Stach CS, Kulhankova K, Salgado-Pabón W, Klingelhutz AJ, Schlievert PM.2015.Chronic Superantigen Exposure Induces Systemic Inflammation, Elevated Bloodstream Endotoxin, and Abnormal Glucose Tolerance in Rabbits: Possible Role in Diabetes. mBio6:10.1128/mbio.02554-14.https://doi.org/10.1128/mbio.02554-14

Contreras, C. M., Rodríguez-Landa, J. F., García-Ríos, R. I., Cueto-Escobedo, J., Guillen-Ruiz, G., & Bernal-Morales, B. (2014). Myristic acid produces anxiolytic‐like effects in Wistar rats in the elevated plus maze. BioMed Research International, 2014(1), 492141.

Gundersen, B. B., & Blendy, J. A. (2009). Effects of the histone deacetylase inhibitor sodium butyrate in models of depression and anxiety. Neuropharmacology, 57(1), 67-74.

Van de Wouw, M., Boehme, M., Lyte, J. M., Wiley, N., Strain, C., O’Sullivan, O., … & Cryan, J. F. (2018). Short‐chain fatty acids: microbial metabolites that alleviate stress‐induced brain–gut axis alterations. The Journal of physiology, 596(20), 4923-4944.

Vertaald door: Liang Hobma