Ludzki przewód pokarmowy jest siedliskiem różnych mikroorganizmów wpływających na gospodarza1,2,3. Te bakterie jelitowe mogą wydzielać metabolity pochodzące z jelit podczas wykorzystywania składników diety spożywanych przez gospodarza4,5. Co ciekawe, metabolity jelitowe, które nie są metabolizowane na peryferiach, mogą być transportowane do innych narządów przez circulation6. Warto zauważyć, że te wydzielane metabolity mogą służyć jako mediatory dla osi jelitowo-mózgowej, zdefiniowanej jako dwukierunkowa komunikacja między ośrodkowym układem nerwowym a jelitami7. Wcześniejsze badania wykazały, że metabolity pochodzące z jelit mogą modulować złożone zachowanie i emocje u zwierząt8,9,10,11.
Krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFA) są głównymi metabolitami wytwarzanymi przez mikrobiotę jelitową podczas fermentacji błonnika pokarmowego i niestrawnych węglowodanów6. Octan, propionian i maślan są najliczniejszymi SCFA w klasie gut12. SCFA służą jako źródło energii dla komórek w przewodzie pokarmowym. Niezmetabolizowane SCFA w jelitach mogą być transportowane do mózgu przez żyłę wrotną, modulując w ten sposób mózg i zachowanie6,12. Wcześniejsze badania sugerowały, że SCFA mogą odgrywać kluczową rolę w zaburzeniach neuropsychiatrycznych6,12. Na przykład dootrzewnowe wstrzyknięcie maślanu myszom BTBR T+ Itpr3tf/J (BTBR), zwierzęcemu modelowi zaburzeń ze spektrum autyzmu (ASD), uratowało ich deficyty społeczne13. Szczury leczone antybiotykami otrzymujące mikrobiotę od osób z depresją wykazywały wzrost zachowań podobnych do lęku i SCFA w kale14. Klinicznie zaobserwowano zmiany w poziomach SCFA w kale u osób z ASD w porównaniu z typowo rozwijającymi się grupą kontrolną15,16. Osoby z depresją mają niższy poziom SCFA w kale niż osoby zdrowe17,18. Badania te sugerowały, że SCFA mogą zmieniać zachowanie zwierząt i ludzi różnymi drogami.
Metabolity mikrobiologiczne wywierają różnorodny wpływ na wiele miejsc w ciele, wpływając na fizjologię i zachowanie gospodarza4,19, w tym na przewód pokarmowy, nerw błędny i nerw współczulny. Trudno jest określić dokładną rolę metabolitów pochodzących z jelit w mózgu podczas podawania metabolitów drogami obwodowymi. W artykule przedstawiono protokół oparty na wideo do badania wpływu metabolitów pochodzących z jelit na mózg swobodnie poruszającej się myszy (Rysunek 1). Wykazaliśmy, że SCFA mogą być ostro podawane przez kaniulę prowadzącą podczas testów behawioralnych. Rodzaj, objętość i szybkość infuzji metabolitów mogą być modyfikowane w zależności od celu. Miejsce kaniulizacji można dostosować, aby zbadać wpływ metabolitów jelitowych na określony obszar mózgu. Naszym celem jest dostarczenie naukowcom metody badania potencjalnego wpływu metabolitów mikrobiologicznych pochodzących z jelit na mózg i zachowanie.