Microbiome Gut Memainkan Peran Penting dalam Pengaturan Tidur

Apnea tidur obstruktif mengubah mikrobioma usus pada tikus. Transplantasi bakteri usus dari tikus dengan OSA ke tikus tanpa gangguan menyebabkan gangguan tidur.

University of Missouri-Columbia

Obstructive sleep apnea (OSA) adalah kondisi tidur kronis yang mempengaruhi lebih dari satu miliar orang di seluruh dunia. Bukti menunjukkan OSA dapat mengubah mikrobioma usus (GM) dan dapat meningkatkan penyakit penyerta terkait OSA, termasuk diabetes, hipertensi, dan masalah kognitif.

Para peneliti dari Fakultas Kedokteran Universitas Missouri dan MU Health Care telah menemukan bagaimana gangguan tidur terkait OSA memengaruhi mikrobioma usus pada tikus dan bagaimana transplantasi bakteri usus tersebut ke tikus lain dapat menyebabkan perubahan pola tidur pada tikus penerima.

David Gozal, MD, Ketua Kesehatan Anak yang Diberkahi oleh Marie M. dan Harry L. Smith di Fakultas Kedokteran MU, mengatakan penelitian tersebut menunjukkan mikrobioma usus memainkan peran utama dalam pengaturan tidur. Ini pada akhirnya bisa diterjemahkan ke dalam perawatan yang menargetkan mikrobioma usus pada manusia dengan OSA.

“Dengan memanipulasi mikrobioma usus, atau produk sampingan mikrobiota usus, kita akan berada dalam posisi untuk mencegah atau setidaknya meredakan beberapa konsekuensi dari apnea tidur,” kata Gozal, penulis utama studi tersebut.

“Misalnya, jika kami menggabungkan tekanan saluran napas positif berkelanjutan (CPAP) dengan probiotik khusus yang mengubah mikrobioma usus pasien, kami mungkin dapat menghilangkan beberapa kelelahan dan kelelahan serta mengurangi kemungkinan penyakit penyerta yang terkait dengan OSA yang memengaruhi kognisi, memori, penyakit kardiovaskular, atau disfungsi metabolik. Jika kami dapat melakukan salah satu dari hal-hal itu, maka ini adalah kemajuan besar dalam cara kami menangani OSA. ”

Bukti yang muncul menunjukkan GM dapat mempengaruhi kesehatan dan kualitas tidur melalui sumbu mikrobioma otak-usus (BGMA). Gambar ada di domain publik.

Studi ini mengekspos tikus jantan ke udara ruangan atau hipoksia intermiten - suatu kondisi di mana tubuh tidak mendapatkan cukup oksigen - yang dirancang untuk meniru OSA. Setelah enam minggu, peneliti mengumpulkan kotoran dari semua hewan pengerat. Kelompok tikus ketiga dibagi dan diberi transplantasi feses dari tikus yang menghirup udara ruangan atau yang terpajan hipoksia intermiten.

Tikus yang ditransplantasikan menjalani rekaman tidur selama tiga hari berturut-turut. Para peneliti menemukan tikus yang menerima transplantasi dari kelompok hipoksia intermiten tidur lebih lama dan lebih sering tidur selama periode normal terjaga, menunjukkan rasa kantuk yang meningkat.

"Ini adalah studi pertama yang mengevaluasi tidur pada tikus naif yang menjalani transplantasi mikrobioma feses dari tikus yang terpapar hipoksia intermiten," kata Gozal.

"Analisis mikrobioma feses menunjukkan perbedaan profil antara tikus yang ditransplantasikan dari tikus donor hipoksia intermiten versus tikus yang terpapar udara ruangan, menunjukkan bahwa transplantasi mengubah GM tikus penerima."

Bukti yang muncul menunjukkan GM dapat mempengaruhi kesehatan dan kualitas tidur melalui sumbu mikrobioma otak-usus (BGMA). Langkah selanjutnya adalah mempelajari mekanisme yang terlibat dalam hubungan antara otak dan usus untuk menentukan bagaimana perubahan mikrobioma usus dapat memengaruhi struktur tidur dan, pada gilirannya, bagaimana OSA dapat berkontribusi pada komorbiditas.

Selain Gozal, penulis penelitian termasuk rekan kolaborator Fakultas Kedokteran MU Mohammad Badran, PhD, Institut Penelitian Kesehatan Anak; dan Abdelnaby Khalyfa, PhD, profesor riset asosiasi. Juga berkontribusi untuk laporan tersebut adalah Aaron Ericsson, DVM, dari MU College of Veterinary Medicine.

ABSTRAK

Abstrak

Transplantasi mikrobiota feses dari tikus yang terpapar hipoksia intermiten kronis menimbulkan gangguan tidur pada tikus naif

Apnea tidur obstruktif (OSA) adalah kondisi prevalen kronis yang ditandai dengan hipoksia intermiten (IH) dan fragmentasi tidur (SF). 

Bukti menunjukkan bahwa OSA dapat mengubah keragaman dan komposisi mikrobioma usus (GM) yang kemudian dapat mendorong terjadinya beberapa morbiditas terkait OSA. 

Namun, tidak jelas apakah gangguan GM yang disebabkan oleh IH dapat menimbulkan gangguan tidur yang mendasari peningkatan kecenderungan tidur yang terjadi pada tikus yang terpajan IH. 

Untuk mengevaluasi masalah ini, kami memaparkan tikus C57Bl / 6 J ke IH atau udara ruangan (RA) selama 6 minggu, dan kotoran dikumpulkan dan dibekukan. Tikus naif C57Bl / 6 J kemudian secara acak ditugaskan ke protokol transfer mikrobiota feses (FMT) selama 3 minggu dengan IH atau RA fecal slur, dan GM mereka kemudian dianalisis menggunakan sekuensing 16 s rRNA. Sebagai tambahan, 

Penerima FMT menjalani perekaman tidur menggunakan pendekatan piezoelektrik selama 3 hari berturut-turut. Seperti yang diantisipasi, tikus FMT-IH dan FMT-RA menunjukkan profil taksonomi berbeda yang sesuai dengan efek IH sebelumnya pada GM. Selanjutnya, tikus FMT-IH menunjukkan peningkatan durasi tidur dan frekuensi serangan tidur yang lebih lama selama siklus gelap, menunjukkan peningkatan kantuk (tikus p <0,0001 vs FMT-RA). 

Dengan demikian, perubahan keragaman GM yang disebabkan oleh paparan IH dapat menimbulkan gangguan tidur tanpa adanya IH bersamaan, menunjukkan bahwa gangguan tidur dapat dimediasi, setidaknya sebagian, oleh perubahan GM yang diinduksi oleh IH. Tikus FMT-IH menunjukkan peningkatan durasi tidur dan frekuensi serangan lebih lama selama siklus gelap, menunjukkan peningkatan kantuk (tikus p <0,0001 vs. FMT-RA). 

Dengan demikian, perubahan keragaman GM yang disebabkan oleh paparan IH dapat menimbulkan gangguan tidur tanpa adanya IH bersamaan, menunjukkan bahwa gangguan tidur dapat dimediasi, setidaknya sebagian, oleh perubahan GM yang diinduksi oleh IH. Tikus FMT-IH menunjukkan peningkatan durasi tidur dan frekuensi serangan lebih lama selama siklus gelap, menunjukkan peningkatan kantuk (tikus p <0,0001 vs. FMT-RA). 

Dengan demikian, perubahan keragaman GM yang disebabkan oleh paparan IH dapat menimbulkan gangguan tidur tanpa adanya IH bersamaan, menunjukkan bahwa gangguan tidur dapat dimediasi, setidaknya sebagian, oleh perubahan GM yang diinduksi oleh IH.