İnsan gastrointestinal sistemi, konakçıyı etkileyen çeşitli mikroorganizmaları barındırır 1,2,3. Bu bağırsak bakterileri, konakçıtarafından tüketilen diyet bileşenlerinin kullanımı sırasında bağırsak kaynaklı metabolitleri salgılayabilir 4,5. İlginçtir ki, çevrede metabolize edilmeyen bağırsak metabolitleri, dolaşım yoluyla diğer organlarataşınabilir6. Not olarak, bu salgılanan metabolitler, merkezi sinir sistemi ile bağırsak arasındaki çift yönlü iletişim olarak tanımlanan bağırsak-beyin ekseni için aracılar olarak hizmet edebilir7. Önceki çalışmalar, bağırsak kaynaklı metabolitlerin hayvanlarda karmaşık davranış ve duyguları modüle edebileceğini göstermiştir 8,9,10,11.
Kısa zincirli yağ asitleri (SCFA'lar), diyet lifi ve sindirilemeyen karbonhidratların fermantasyonu sırasında bağırsak mikrobiyotası tarafından üretilen ana metabolitlerdir6. Asetat, propiyonat ve bütirat, bağırsaktaki en bol SCFA'lardır12. SCFA'lar gastrointestinal sistemdeki hücreler için enerji kaynağı görevi görür. Bağırsaktaki metabolize edilmemiş SCFA'lar portal ven yoluyla beyne taşınabilir, böylece beyin ve davranışmodüle edilir 6,12. Önceki çalışmalar, SCFA'ların nöropsikiyatrik bozukluklarda kritik bir rol oynayabileceğini öne sürmüştür 6,12. Örneğin, otizm spektrum bozukluğunun (ASD) bir hayvan modeli olan BTBR T + Itpr3tf / J (BTBR) farelerinde intraperitoneal bütirat enjeksiyonu, sosyal eksikliklerini kurtardı13. Depresif deneklerden mikrobiyota alan antibiyotik tedavisi görmüş sıçanlar, anksiyete benzeri davranışlarda ve dışkı SCFA'larında bir artış göstermiştir14. Klinik olarak, OSB'li kişilerde fekal SCFA düzeylerindeki değişiklikler, tipik olarak gelişmekte olan kontrollere kıyaslagözlenmiştir 15,16. Depresyonu olan kişiler, sağlıklı deneklerden daha düşük dışkı SCFA seviyelerine sahiptir17,18. Bu çalışmalar, SCFA'ların hayvanlardaki ve insanlardaki davranışları çeşitli yollarla değiştirebileceğini öne sürdü.
Mikrobiyal metabolitler, gastrointestinal sistem, vagus siniri ve sempatik sinir dahil olmak üzere konakçı fizyolojisini ve davranışlarını 4,19 etkileyerek vücudun birçok bölgesi üzerinde çeşitli etkiler gösterir. Metabolitleri periferik yollarla uygularken bağırsaktan türetilmiş metabolitlerin beyindeki kesin rolünü belirlemek zordur. Bu makale, serbestçe hareket eden bir farenin beynindeki bağırsak kaynaklı metabolitlerin etkilerini araştırmak için video tabanlı bir protokol sunmaktadır (Şekil 1). SCFA'ların davranış testleri sırasında rehber kanül yoluyla akut olarak verilebileceğini gösterdik. Metabolitlerin tipi, hacmi ve infüzyon hızı amaca bağlı olarak değiştirilebilir. Kanülizasyon bölgesi, bağırsak metabolitlerinin belirli bir beyin bölgesindeki etkisini araştırmak için ayarlanabilir. Bilim insanlarına, bağırsaktan türetilmiş mikrobiyal metabolitlerin beyin ve davranış üzerindeki potansiyel etkisini araştırmak için bir yöntem sunmayı amaçlıyoruz.