Исследование исследует молекулярные связи между генетикой,

микробиом кишечника и память Новое исследование - одно из первых, в котором прослеживаются молекулярные связи между генетикой, микробиом кишечника и память в модели мышей воспроизводятся так, чтобы напоминать разнообразие человеческой популяции.

Хотя ранее были обнаружены заманчивые связи между кишечным микробиомом и мозгом, Группа исследователей из двух национальных лабораторий Министерства энергетики США обнаружила новые доказательства ощутимых связей между кишечником и мозгом. Команда определила лактат, молекула, производимая всеми видами одного кишечного микроба, как ключевой молекулярный мессенджер, улучшающий память. Работа была опубликована 17 апреля в журнале BMC Microbiome.

<цитата>

Наше исследование показывает, что микробиом может взаимодействовать с генетикой и влиять на память ».

Джанет Янссон, микробный эколог Тихоокеанской Северо-Западной национальной лаборатории и автор-корреспондент исследования

Ученые знают, что мыши, которых кормили полезными для здоровья микробами, называемые пробиотиками, ощутите несколько положительных преимуществ. Ученые также знают, что микробы производят молекулы, которые путешествуют по крови и действуют как химические посредники, влияющие на другие части тела. включая мозг. Тем не мение, До сих пор не было ясно, какие именно микроорганизмы и микробные молекулярные мессенджеры могут влиять на память.

"Проблема в том, что уникальный генетический состав и условия окружающей среды мыши также влияют на ее память и микробиом, "сказал Антуан Снайдерс, биолог из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (Berkeley Lab) и соавтор-корреспондент. "Чтобы узнать, влияет ли микробная молекула на память, нам нужно было понять взаимодействие между генетикой и микробиомом ».

Влияние микробиома на память сейчас является очень активной областью исследований, добавил он, За последние пять лет было опубликовано более 100 статей о связи между распространенными пробиотиками и памятью.

Генетика мыши влияет на память и микробиом кишечника

Прежде чем они смогли начать поиск молекул, которые могут быть связаны с улучшением памяти, Янссон, Снайдерсу и их коллегам нужно было определить, как генетика влияет на память.

Исследователи начали с группы мышей, получившей название «Коллаборативный крест». Они вывели 29 различных линий мышей, чтобы имитировать генетическое и физическое разнообразие человеческой популяции. В него входят мышки разных размеров, окрас шерсти и расположение (например, робкие или смелые). Исследователи также знают последовательности генома каждого штамма.

Первый, команда провела тест на память для каждой линии мышей. Затем они проверили каждый штамм на предмет генетических вариаций и сопоставили эти вариации с результатами по памяти. Они обнаружили два набора генов, связанных с памятью. Один из них был набором новых генов-кандидатов, влияющих на познание, в то время как другой набор генов был уже известен.

Следующий, исследователи проанализировали микробиом кишечника каждого штамма, чтобы они могли установить микробные связи с генетикой и связями памяти, которые у них уже были. Они идентифицировали четыре семейства микробов, которые были связаны с улучшенной памятью. Наиболее распространенным из них был вид Lactobacillus, L. reuteri.

Чтобы проверить эту ассоциацию, исследователи скармливали L. reuteri стерильным мышам без каких-либо кишечных микробов, а затем проверили память у мышей. Они увидели значительное улучшение по сравнению с мышами без микробов, которых не кормили микробами. Они также обнаружили такое же улучшение, когда скармливали стерильным мышам один из двух других видов Lactobacillus.

"Хотя ранее сообщалось о связи между Lactobacillus и памятью, мы также обнаружили это независимо в этом непредвзятом генетическом скрининге, - сказал Снайдерс. - Эти результаты предполагают, что генетическая изменчивость в значительной степени контролирует память, а также различия в составе микробиома кишечника у разных штаммов ».

Диета и пробиотики улучшают память

Наконец-то, исследователи хотели определить, какие молекулы, связанные с микробами, могут быть задействованы в улучшении памяти. Они проанализировали стул, кровь и ткань мозга мышей, лишенных микробов, кормили определенным видом Lactobacillus. Лактат был одним из распространенных побочных продуктов метаболизма на молекулах; это также молекула, которую производят все штаммы Lactobacillus.

Команда кормила лактатом мышей, у которых ранее была определена плохая память, и заметила, что их память улучшилась. У мышей, которых кормили лактатом или микробами Lactobacillus, также наблюдался повышенный уровень гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК), молекулярный посланник, связанный с формированием памяти в их мозгу.

Чтобы увидеть, применим ли тот же молекулярный механизм и к людям, исследователи связались с Полом Уилмсом, в Люксембургском университете, который разработал крошечный чип, имитирующий взаимодействие микробов с тканями кишечника человека. Когда Уилмс и его коллеги протестировали L. reuteri в этом чипе, они увидели, что лактат, продуцируемый микробами, проходит через ткани кишечника человека, что указывает на то, что он может попасть в кровоток и потенциально попасть в мозг.

"Хотя это исследование подтверждает идею о том, что диета, генетика и поведение - как память - связаны, необходима дальнейшая работа, чтобы показать, могут ли Lactobacillus улучшить память у людей, "- сказала Янссон.

Снайдерс согласился, добавив, что однажды можно будет использовать пробиотики для улучшения памяти у целевых групп населения, например, люди с нарушениями обучаемости и нейродегенеративными расстройствами.

• Изменения в микробиоме кишечника могут улучшить исходы рака у курильщиков
• Новое исследование показывает, что жидкая биопсия может безопасно выявить 26 недиагностированных форм рака