Published April 2, 2024 | Version v1
Publication Open

Gamma-aminobutyric acid as a potential postbiotic mediator in the gut–brain axis

Creators

  • 1. Hiroshima University
  • 2. Kasetsart University

Description

Gamma-aminobutyric acid (GABA) plays a crucial role in the central nervous system as an inhibitory neurotransmitter. Imbalances of this neurotransmitter are associated with neurological diseases, such as Alzheimer's and Parkinson's disease, and psychological disorders, including anxiety, depression, and stress. Since GABA has long been believed to not cross the blood-brain barrier, the effects of circulating GABA on the brain are neglected. However, emerging evidence has demonstrated that changes in both circulating and brain levels of GABA are associated with changes in gut microbiota composition and that changes in GABA levels and microbiota composition play a role in modulating mental health. This recent research has raised the possibility that GABA may be a potent mediator of the gut-brain axis. This review article will cover up-to-date information about GABA-producing microorganisms isolated from human gut and food sources, explanation why those microorganisms produce GABA, food factors inducing gut-GABA production, evidence suggesting GABA as a mediator linking between gut microbiota and mental health, including anxiety, depression, stress, epilepsy, autism spectrum disorder, and attention deficit hyperactivity disorder, and novel information regarding homocarnosine-a predominant brain peptide that is a putative downstream mediator of GABA in regulating brain functions. This review will help us to understand how the gut microbiota and GABA-homocarnosine metabolism play a significant role in brain functions. Nonetheless, it could support further research on the use of GABA production-inducing microorganisms and food factors as agents to treat neurological and psychological disorders.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يلعب حمض غاما أمينوبوتيريك (GABA) دورًا حاسمًا في الجهاز العصبي المركزي كناقل عصبي مثبط. ترتبط الاختلالات في هذا الناقل العصبي بالأمراض العصبية، مثل مرض الزهايمر ومرض باركنسون، والاضطرابات النفسية، بما في ذلك القلق والاكتئاب والإجهاد. نظرًا لأنه يُعتقد منذ فترة طويلة أن GABA لا يعبر حاجز الدم في الدماغ، يتم إهمال تأثيرات GABA المنتشرة على الدماغ. ومع ذلك، أظهرت الأدلة الناشئة أن التغيرات في كل من مستويات الدورة الدموية والدماغ من GABA ترتبط بالتغيرات في تكوين ميكروبات الأمعاء وأن التغيرات في مستويات GABA وتكوين الميكروبات تلعب دورًا في تعديل الصحة العقلية. أثار هذا البحث الأخير احتمال أن يكون GABA وسيطًا قويًا لمحور الأمعاء والدماغ. ستغطي مقالة المراجعة هذه معلومات محدثة حول الكائنات الحية الدقيقة المنتجة لـ GABA المعزولة عن الأمعاء البشرية ومصادر الغذاء، وشرح سبب إنتاج هذه الكائنات الحية الدقيقة لـ GABA، والعوامل الغذائية التي تحفز إنتاج GABA، والأدلة التي تشير إلى GABA كوسيط يربط بين ميكروبات الأمعاء والصحة العقلية، بما في ذلك القلق والاكتئاب والإجهاد والصرع واضطراب طيف التوحد واضطراب نقص الانتباه وفرط النشاط، ومعلومات جديدة تتعلق بـ homocarnosine - وهو ببتيد دماغي سائد هو وسيط افتراضي لـ GABA في تنظيم وظائف الدماغ. ستساعدنا هذه المراجعة على فهم كيف يلعب استقلاب الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء و GABA - homocarnosine دورًا مهمًا في وظائف الدماغ. ومع ذلك، يمكن أن يدعم المزيد من الأبحاث حول استخدام الكائنات الحية الدقيقة المحفزة للإنتاج GABA والعوامل الغذائية كعوامل لعلاج الاضطرابات العصبية والنفسية.

Translated Description (French)

L'acide gamma-aminobutyrique (GABA) joue un rôle crucial dans le système nerveux central en tant que neurotransmetteur inhibiteur. Les déséquilibres de ce neurotransmetteur sont associés à des maladies neurologiques, telles que la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson, et à des troubles psychologiques, notamment l'anxiété, la dépression et le stress. Comme on croit depuis longtemps que le GABA ne traverse pas la barrière hémato-encéphalique, les effets du GABA circulant sur le cerveau sont négligés. Cependant, de nouvelles preuves ont démontré que les changements dans les niveaux circulants et cérébraux de GABA sont associés à des changements dans la composition du microbiote intestinal et que les changements dans les niveaux de GABA et la composition du microbiote jouent un rôle dans la modulation de la santé mentale. Cette recherche récente a soulevé la possibilité que le GABA puisse être un puissant médiateur de l'axe intestin-cerveau. Cet article de synthèse couvrira des informations à jour sur les micro-organismes producteurs de GABA isolés à partir de l'intestin humain et de sources alimentaires, expliquera pourquoi ces micro-organismes produisent du GABA, les facteurs alimentaires induisant la production de GABA dans l'intestin, les preuves suggérant que le GABA est un médiateur reliant le microbiote intestinal et la santé mentale, y compris l'anxiété, la dépression, le stress, l'épilepsie, les troubles du spectre autistique et le trouble d'hyperactivité avec déficit de l'attention, et de nouvelles informations concernant l'homocarnosine, un peptide cérébral prédominant qui est un médiateur présumé en aval du GABA dans la régulation des fonctions cérébrales. Cette revue nous aidera à comprendre comment le microbiote intestinal et le métabolisme du GABA-homocarnosine jouent un rôle important dans les fonctions cérébrales. Néanmoins, il pourrait soutenir d'autres recherches sur l'utilisation de micro-organismes induisant la production de GABA et de facteurs alimentaires comme agents pour traiter les troubles neurologiques et psychologiques.

Translated Description (Spanish)

El ácido gamma-aminobutírico (GABA) desempeña un papel crucial en el sistema nervioso central como neurotransmisor inhibidor. Los desequilibrios de este neurotransmisor se asocian con enfermedades neurológicas, como el Alzheimer y el Parkinson, y trastornos psicológicos, como la ansiedad, la depresión y el estrés. Dado que durante mucho tiempo se ha creído que el GABA no cruza la barrera hematoencefálica, se descuidan los efectos del GABA circulante en el cerebro. Sin embargo, la evidencia emergente ha demostrado que los cambios en los niveles circulantes y cerebrales de GABA están asociados con cambios en la composición de la microbiota intestinal y que los cambios en los niveles de GABA y la composición de la microbiota desempeñan un papel en la modulación de la salud mental. Esta investigación reciente ha planteado la posibilidad de que GABA pueda ser un potente mediador del eje intestino-cerebro. Este artículo de revisión cubrirá información actualizada sobre microorganismos productores de GABA aislados de fuentes intestinales y alimentarias humanas, explicación de por qué esos microorganismos producen GABA, factores alimentarios que inducen la producción de GABA intestinal, evidencia que sugiere que GABA es un mediador que vincula la microbiota intestinal y la salud mental, incluyendo ansiedad, depresión, estrés, epilepsia, trastorno del espectro autista y trastorno por déficit de atención con hiperactividad, e información novedosa sobre la homocarnosina, un péptido cerebral predominante que es un supuesto mediador posterior de GABA en la regulación de las funciones cerebrales. Esta revisión nos ayudará a comprender cómo la microbiota intestinal y el metabolismo de GABA-homocarnosina desempeñan un papel importante en las funciones cerebrales. No obstante, podría apoyar una mayor investigación sobre el uso de microorganismos inductores de la producción de GABA y factores alimentarios como agentes para tratar trastornos neurológicos y psicológicos.

Files

s41538-024-00253-2.pdf.pdf

Files (1.2 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:25ca912fdafb6207210c57e61848144b
1.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
حمض غاما أمينو بيوتيريك كوسيط ما بعد حيوي محتمل في محور الأمعاء والدماغ
Translated title (French)
L'acide gamma-aminobutyrique comme médiateur postbiotique potentiel dans l'axe intestin-cerveau
Translated title (Spanish)
Ácido gamma-aminobutírico como potencial mediador postbiótico en el eje intestino-cerebro

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4393396885
DOI
10.1038/s41538-024-00253-2

Is supplement to
https://openalex.org/W4284706549 (Other)
https://openalex.org/W2473939969 (Other)
https://openalex.org/W2400893902 (Other)
https://openalex.org/W2372249280 (Other)
https://openalex.org/W2097142850 (Other)
https://openalex.org/W2073508040 (Other)
https://openalex.org/W2028807464 (Other)
https://openalex.org/W2020824087 (Other)
https://openalex.org/W1988117871 (Other)
https://openalex.org/W1979511946 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W120235337
  • https://openalex.org/W1597470737
  • https://openalex.org/W1604457499
  • https://openalex.org/W1878210258
  • https://openalex.org/W1932025897
  • https://openalex.org/W1934353142
  • https://openalex.org/W1963965900
  • https://openalex.org/W1965375794
  • https://openalex.org/W1965493379
  • https://openalex.org/W1966190564
  • https://openalex.org/W1976314584
  • https://openalex.org/W1978885851
  • https://openalex.org/W1981367331
  • https://openalex.org/W1982480581
  • https://openalex.org/W1985472293
  • https://openalex.org/W1986216920
  • https://openalex.org/W1986632187
  • https://openalex.org/W1988130273
  • https://openalex.org/W1989256798
  • https://openalex.org/W2002871377
  • https://openalex.org/W2012490955
  • https://openalex.org/W2012812289
  • https://openalex.org/W2017067141
  • https://openalex.org/W2018933730
  • https://openalex.org/W2022204196
  • https://openalex.org/W2022484858
  • https://openalex.org/W2029314744
  • https://openalex.org/W2033386838
  • https://openalex.org/W2033640624
  • https://openalex.org/W2034369122
  • https://openalex.org/W2040717681
  • https://openalex.org/W2044289098
  • https://openalex.org/W2058580121
  • https://openalex.org/W2058716454
  • https://openalex.org/W2060185417
  • https://openalex.org/W2062347446
  • https://openalex.org/W2062657498
  • https://openalex.org/W2066118234
  • https://openalex.org/W2071756845
  • https://openalex.org/W2074647381
  • https://openalex.org/W2081298954
  • https://openalex.org/W2088840064
  • https://openalex.org/W2092725930
  • https://openalex.org/W2093500216
  • https://openalex.org/W2101272036
  • https://openalex.org/W2101460751
  • https://openalex.org/W2101799146
  • https://openalex.org/W2104769611
  • https://openalex.org/W2106628227
  • https://openalex.org/W2109086173
  • https://openalex.org/W2111370164
  • https://openalex.org/W2111955707
  • https://openalex.org/W2116846792
  • https://openalex.org/W2126777896
  • https://openalex.org/W2127666176
  • https://openalex.org/W2127706909
  • https://openalex.org/W2128726781
  • https://openalex.org/W2132629114
  • https://openalex.org/W2134094802
  • https://openalex.org/W2134918219
  • https://openalex.org/W2136425067
  • https://openalex.org/W2145684516
  • https://openalex.org/W2160472132
  • https://openalex.org/W2164342861
  • https://openalex.org/W2164410701
  • https://openalex.org/W2167615436
  • https://openalex.org/W2172001944
  • https://openalex.org/W2177564319
  • https://openalex.org/W2191644128
  • https://openalex.org/W2320983896
  • https://openalex.org/W2327670545
  • https://openalex.org/W2328102022
  • https://openalex.org/W2337492846
  • https://openalex.org/W2374352601
  • https://openalex.org/W2466718011
  • https://openalex.org/W2484000749
  • https://openalex.org/W2546409538
  • https://openalex.org/W2548677029
  • https://openalex.org/W2555105968
  • https://openalex.org/W2559027911
  • https://openalex.org/W2580424203
  • https://openalex.org/W2580537351
  • https://openalex.org/W2587897382
  • https://openalex.org/W2612907906
  • https://openalex.org/W2625861313
  • https://openalex.org/W2727531829
  • https://openalex.org/W2757672347
  • https://openalex.org/W2762290518
  • https://openalex.org/W2767683338
  • https://openalex.org/W2781422490
  • https://openalex.org/W2790304967
  • https://openalex.org/W2790625162
  • https://openalex.org/W2804460705
  • https://openalex.org/W2807035650
  • https://openalex.org/W2807980901
  • https://openalex.org/W2885444377
  • https://openalex.org/W2891215396
  • https://openalex.org/W2893718143
  • https://openalex.org/W2902161130
  • https://openalex.org/W2912242406
  • https://openalex.org/W2913620138
  • https://openalex.org/W2951761202
  • https://openalex.org/W2960949337
  • https://openalex.org/W2977433364
  • https://openalex.org/W2984278771
  • https://openalex.org/W2986240239
  • https://openalex.org/W2989171385
  • https://openalex.org/W2989817029
  • https://openalex.org/W2992863895
  • https://openalex.org/W2996295400
  • https://openalex.org/W3002177350
  • https://openalex.org/W3016963629
  • https://openalex.org/W3017265109
  • https://openalex.org/W3021658506
  • https://openalex.org/W3023233580
  • https://openalex.org/W3034996948
  • https://openalex.org/W3049743041
  • https://openalex.org/W3080129625
  • https://openalex.org/W3090879627
  • https://openalex.org/W3107137402
  • https://openalex.org/W3117234793
  • https://openalex.org/W3118336195
  • https://openalex.org/W3120487633
  • https://openalex.org/W3127288224
  • https://openalex.org/W3132145256
  • https://openalex.org/W3156071078
  • https://openalex.org/W3162566743
  • https://openalex.org/W3187378654
  • https://openalex.org/W3204395864
  • https://openalex.org/W3208829158
  • https://openalex.org/W3217134612
  • https://openalex.org/W4210988782
  • https://openalex.org/W4213219820
  • https://openalex.org/W4221130026
  • https://openalex.org/W4224222903
  • https://openalex.org/W4226366206
  • https://openalex.org/W4249493171
  • https://openalex.org/W4283747185
  • https://openalex.org/W4297256305
  • https://openalex.org/W4308720768
  • https://openalex.org/W4309110259
  • https://openalex.org/W4322500504
  • https://openalex.org/W4384200929
  • https://openalex.org/W4385185894