Bifidobacterium longum 1714 như một psychobiotic chuyển giao: điều chỉnh căng thẳng, điện sinh lý và nhận thức thần kinh ở những tình nguyện viên khỏe mạnh

Translational Psychiatry - Tập 6 Số 11 - Trang e939-e939
Andrew P. Allen1,2, William Hutch3,4, Yuliya Borre1, Paul J. Kennedy1,2, Andriy Temko5, Geraldine B. Boylan3,4, Eileen F. Murphy6, John F. Cryan1,7,8, Timothy G. Dinan1,2, Gerard Clarke1,2
1APC Microbiome Institute, Biosciences Building, University College Cork, Cork, Ireland
2Department of Psychiatry and Neurobehavioural Science, Biosciences Building, University College Cork, Cork, Ireland
3Department of Pediatrics and Child Health, University College Cork, Cork, Ireland
4INFANT Research Centre, University College Cork, Cork, Ireland
5Department of Electrical and Electronic Engineering, University College Cork, Cork, Ireland
6Alimentary Health Ltd., Cork Airport Business Park, Cork, Ireland
7Department of Anatomy and Neuroscience, Biosciences Building, University College Cork, Cork, Ireland
8Department of Anatomy and Neuroscience, Western Gateway Building, University College Cork, Cork, Ireland

Tóm tắt

Tóm tắtKhái niệm mới nổi về psychobiotic—các vi sinh vật sống có lợi ích tiềm năng cho sức khỏe tâm thần—đại diện cho một phương pháp tiếp cận mới trong việc quản lý các tình trạng liên quan đến căng thẳng. Hầu hết các nghiên cứu tập trung vào các mô hình động vật. Gần đây, các nghiên cứu tiền lâm sàng đã xác định chủng B. longum 1714 là một psychobiotic khả thi có ảnh hưởng đến hành vi, sinh lý và hiệu suất nhận thức liên quan đến căng thẳng. Liệu những tác động tiền lâm sàng này có thể chuyển giao sang những tình nguyện viên khỏe mạnh hay không vẫn còn chưa biết. Chúng tôi đã kiểm tra xem việc tiêu thụ psychobiotic có thể ảnh hưởng đến phản ứng căng thẳng, nhận thức và các mô hình hoạt động não hay không. Trong một thiết kế nội bộ, các tình nguyện viên khỏe mạnh (N=22) đã hoàn thành các đánh giá về nhận thức, điện não đồ khi nghỉ ngơi và được tiếp xúc với bài kiểm tra nước lạnh bị đánh giá xã hội ở mức cơ sở, sau khi dùng giả dược và sau khi tiêu thụ psychobiotic. Sự tăng lên trong việc tiết cortisol và lo âu chủ quan trong phản ứng với bài kiểm tra nước lạnh bị đánh giá xã hội đã giảm. Hơn nữa, mức độ căng thẳng hàng ngày cũng giảm do việc tiêu thụ psychobiotic. Chúng tôi cũng quan sát thấy những cải thiện tinh tế trong hiệu suất trí nhớ hình ảnh không gian phụ thuộc vào hồi hải mã, cũng như sự tăng cường tính di động điện não đồ ở vị trí trán giữa sau khi tiêu thụ psychobiotic. Những lợi ích tinh tế nhưng rõ ràng này phù hợp với tác động được dự đoán từ các nền tảng sàng lọc tiền lâm sàng. Kết quả của chúng tôi chỉ ra rằng việc tiêu thụ B. longum 1714 có liên quan đến việc giảm căng thẳng và cải thiện trí nhớ. Các nghiên cứu tiếp theo là cần thiết để đánh giá những lợi ích của psychobiotic khả thi này trong các tình trạng liên quan đến căng thẳng và khám phá các cơ chế làm nền tảng cho những hiệu ứng như vậy.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Dinan TG, Stanton C, Cryan JF . Psychobiotics: a novel class of psychotropic. Biol Psychiatry. 2013; 74: 720–726.

Cryan JF, Dinan TG . Mind-altering microorganisms: the impact of the gut microbiota on brain and behaviour. Nat Rev Neurosci 2012; 13: 701–712.

Dinan TG, Stilling RM, Stanton C, Cryan JF . Collective unconscious: How gut microbes shape human behavior. J Psychiatr Res 2015; 63: 1–9.

Desbonnet L, Garrett L, Clarke G, Kiely B, Cryan JF, Dinan TG . Effects of the probiotic Bifidobacterium infantis in the maternal separation model of depression. Neuroscience 2010; 170: 1179–1188.

Messaoudi M, Lalonde R, Violle N, Javelot H, Desor D, Nejdi A et al. Assessment of psychotropic-like properties of a probiotic formulation (Lactobacillus helveticus R0052 and Bifidobacterium longum R0175) in rats and human subjects. Br J Nutr 2011; 105: 755–764.

Bercik P, Denou E, Collins J, Jackson W, Lu J, Jury J et al. The intestinal microbiota affect central levels of brain-derived neurotropic factor and behavior in mice. Gastroenterology 2011; 141: 599–609.e3.

Bravo JA, Forsythe P, Chew MV, Escaravage E, Savignac HM, Dinan TG et al. Ingestion of Lactobacillus strain regulates emotional behavior and central GABA receptor expression in a mouse via the vagus nerve. Proc Natl Acad Sci USA 2011; 108: 16050–16055.

Whorwell PJ, Altringer L, Morel J, Bond Y, Charbonneau D, O'Mahony L et al. Efficacy of an encapsulated probiotic Bifidobacterium infantis 35624 in women with irritable bowel syndrome. Am J Gastroenterol 2006; 101: 1581–1590.

O’Mahony L, McCarthy J, Kelly P, Hurley G, Luo F, Chen K et al. Lactobacillus and bifidobacterium in irritable bowel syndrome: Symptom responses and relationship to cytokine profiles. Gastroenterology 2005; 128: 541–551.

Whitehead WE, Palsson O, Jones KR . Systematic review of the comorbidity of irritable bowel syndrome with other disorders: What are the causes and implications? Gastroenterology 2002; 122: 1140–1156.

Kennedy PJ, Cryan JF, Quigley EMM, Dinan TG, Clarke G . A sustained hypothalamic–pituitary–adrenal axis response to acute psychosocial stress in irritable bowel syndrome. Psychol Med 2014; 44: 3123–3134.

Kennedy PJ, Allen AP, O’Neill A, Quigley EM, Cryan JF, Dinan TG et al. Acute tryptophan depletion reduces kynurenine levels: implications for treatment of impaired visuospatial memory performance in irritable bowel syndrome. Psychopharmacology (Berl) 2015; 232: 1357–1371.

Kennedy PJ, Clarke G, O‘Neill A, Groeger JA, Quigley EMM, Shanahan F et al. Cognitive performance in irritable bowel syndrome: evidence of a stress-related impairment in visuospatial memory. Psychol Med 2014; 44: 1553–1566.

Benton D, Williams C, Brown A . Impact of consuming a milk drink containing a probiotic on mood and cognition. Eur J Clin Nutr 2007; 61: 355–361.

Tillisch K, Labus J, Kilpatrick L, Jiang Z, Stains J, Ebrat B et al. Consumption of fermented milk product with probiotic modulates brain activity. Gastroenterology 2013; 144: 1394–401.e4.

Schmidt K, Cowen PJ, Harmer CJ, Tzortzis G, Errington S, . Burnet PWJ. Prebiotic intake reduces the waking cortisol response and alters emotional bias in healthy volunteers. Psychopharmacology (Berl) 2014; 232: 1793–1801.

Steenbergen L, Sellaro R, van Hemert S, Bosch JA, Colzato LS . A randomized controlled trial to test the effect of multispecies probiotics on cognitive reactivity to sad mood. Brain Behav Immun 2015; 48: 258–264.

Chung Y-C, Jin H-M, Cui Y, Kim DS, Jung JM, Park J-I et al. Fermented milk of Lactobacillus helveticus IDCC3801 improves cognitive functioning during cognitive fatigue tests in healthy older adults. J Func Foods 2014; 10: 465–474.

Savignac HM, Kiely B, Dinan TG, Cryan JF . Bifidobacteria exert strain-specific effects on stress-related behavior and physiology in BALB/c mice. Neurogastroenterol Motil 2014; 26: 1615–1627.

Savignac HM, Tramullas M, Kiely B, Dinan TG, Cryan JF . Bifidobacteria modulate cognitive processes in an anxious mouse strain. Behav Brain Res 2015; 287: 59–72.

Schwabe L, Haddad L, Schachinger H . HPA axis activation by a socially evaluated cold-pressor test. Psychoneuroendocrinology 2008; 33: 890–895.

Schwabe L, Wolf OT . Socially evaluated cold pressor stress after instrumental learning favors habits over goal-directed action. Psychoneuroendocrinology 2010; 35: 977–986.

Hales JB, Israel SL, Swann NC, Brewer JB . Dissociation of frontal and medial temporal lobe activity in maintenance and binding of sequentially presented paired associates. J Cogn Neurosci 2009; 21: 1244–1254.

Coull JT, Frith CD, Frackowiak RSJ, Grasby PM . A fronto-parietal network for rapid visual information processing: a PET study of sustained attention and working memory. Neuropsychologia 1996; 34: 1085–1095.

Fukami G, Hashimoto T, Shirayama Y, Hasegawa T, Watanabe H, Fujisaki M et al. Effects of etizolam and ethyl loflazepate on the P300 event-related potential in healthy subjects. Ann Gen Psychiatry 2010; 9: 37.

Sheehan DV, Lecrubier Y, Sheehan KH, Amorim P, Janavs J, Weiller E et al. The Mini-International Neuropsychiatric Interview (MINI): the development and validation of a structured diagnostic psychiatric interview for DSM-IV and ICD-10. J Clin Psychiatry 1998; 59: 22–33.

Faul F, Erdfelder E, Lang AG, Buchner A . G*Power 3: A flexible statistical power analysis program for the social, behavioral, and biomedical sciences. Behav Res Methods 2007; 39: 175–191.

Cohen S, Kamarck T, Mermelstein R . A global measure of perceived stress. J Health Soc Behav 1983; 24: 385–396.

Schmitz LPTC. . LimeSurvey: an Open Source Survey Tool. Limesurvey Project: Hamburg, Germany, 2015.

Robbins TW, Sahakian B. Computer methods of assessment of cognitive function. In Copeland JRM, Abou-Saleh MT, Blazer DG (eds). Principles and Practice of Geriatric Psychiatry. John Wiley & Sons Ltd: Chichester, UK, 1994 pp 205–209.

de Rover M, Pironti VA, McCabe JA, Acosta-Cabronero J, Arana FS, Morein-Zamir S et al. Hippocampal dysfunction in patients with mild cognitive impairment: a functional neuroimaging study of a visuospatial paired associates learning task. Neuropsychologia 2011; 49: 2060–2070.

Allen AP, Jacob TJC, Smith AP . Effects and after-effects of chewing gum on vigilance, heart rate, EEG and mood. Physiol Behav 2014; 133: 244–251.

Strauss E, Sherman EMS, Spreen O . A Compendium of Neuropsychological Tests: Administration, Norms, & Commentary. 3rd edn, Oxford University Press: New York, USA, 2006.

Bush G, Luu P, Posner MI . Cognitive and emotional influences in anterior cingulate cortex. Trends Cogn Sci 2000; 4: 215–222.

Etkin A, Egner T, Peraza DM, Kandel ER, Hirsch J . Resolving emotional conflict: a role for the rostral anterior cingulate cortex in modulating activity in the amygdala. Neuron 2006; 51: 871–882.

Larsen RJ, Mercer KA, Balota DA, Strube MJ . Not all negative words slow down lexical decision and naming speed: Importance of word arousal. Emotion 2008; 8: 445–452.

Romano-Torres M, Borja-Lascurain E, Chao-Rebolledo C, del-Rio-Portilla Y, Corsi-Cabrera M . Effect of diazepam on EEG power and coherent activity: sex differences. Psychoneuroendocrinology 2002; 27: 821–833.

Gudmundsson S, Runarsson TP, Sigurdsson S, Eiriksdottir G, Johnsen K . Reliability of quantitative EEG features. Clin Neurophysiol 2007; 118: 2162–2171.

Minkley N, Schröder TP, Wolf OT, Kirchner WH . The socially evaluated cold-pressor test (SECPT) for groups: Effects of repeated administration of a combined physiological and psychological stressor. Psychoneuroendocrinology 2014; 45: 119–127.

Spielberger CD, Gorsuch RL, Lushene RE . The State-trait Anxiety Inventory. Consulting Psychology Press: Palo Alto, CA, USA, 1970.

Barbanoj MJ, Anderer P, Antonijoan RM, Torrent J, Saletu B, Jané F . Topographic pharmaco-EEG mapping of increasing doses of buspirone and its comparison with diazepam. Hum Psychopharmacol 1994; 9: 101–109.

Hjorth B . EEG analysis based on time domain properties. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 1970; 29: 306–310.

Pruessner JC, Kirschbaum C, Meinlschmid G, Hellhammer DH . Two formulas for computation of the area under the curve represent measures of total hormone concentration versus time-dependent change. Psychoneuroendocrinology 2003; 28: 916–931.

Asada H, Fukuda Y, Tsunoda S, Yamaguchi M, Tonoike M . Frontal midline theta rhythms reflect alternative activation of prefrontal cortex and anterior cingulate cortex in humans. Neurosci Lett 1999; 274: 29–32.

Martin-Loeches M, Garcia-Trapero J, Gil P, Rubia FJ . Topography of mobility and complexity parameters of the EEG in Alzheimer's disease. Biol Psychiatry 1991; 30: 1111–1121.

Sperling RA, Dickerson BC, Pihlajamaki M, Vannini P, LaViolette PS, Vitolo OV et al. Functional alterations in memory networks in early Alzheimer’s disease. Neuromolecular Med 2010; 12: 27–43.

Klimesch W . EEG alpha and theta oscillations reflect cognitive and memory performance: A review and analysis. Brain Res Rev 1999; 29: 169–195.

Eichenbaum H, Bunsey M . On the binding of associations in memory: clues from studies on the role of the hippocampal region in paired-associate learning. Curr Direct Psychol Sci 1995; 4: 19–23.

McEwen BS . Stress and the aging hippocampus. Front Neuroendocrinol 1999; 20: 49–70.

Bercik P, Verdu EF, Foster JA, Macri J, Potter M, Huang X et al. Chronic gastrointestinal inflammation induces anxiety-like behavior and alters central nervous system biochemistry in mice. Gastroenterology 2010; 139: 2102–12.e1.

O'Sullivan E, Barrett E, Grenham S, Fitzgerald P, Stanton C, Ross R et al. BDNF expression in the hippocampus of maternally separated rats: does Bifidobacterium breve 6330 alter BDNF levels? Benef Microbes 2011; 2: 199–207.

Beck AT, Steer RA, Brown GK . Manual for the Beck Depression Inventory-II. Psychological Corporation: San Antonio, USA, 1996.

Nelson H, Willison J . National adult reading test (NART): test manual, 2nd edn. NFER Nelson: Windsor, ON, Canada, 1991.

Thông tin
Thông tin xuất bản

Translational Psychiatry

Tập 6 Số 11

e939-e939

Thông tin tác giả