Кишечные бактерии связаны с метаболическими изменениями и аутизмом в новом исследовании

Исследователи из Калифорнийского технологического института сделали важное открытие, которое может объяснить, как кишечные бактерии могут способствовать поведению, схожему с аутизмом.

Команда обнаружила, что когда мышей колонизировали кишечными микробами людей с РАС, они не только развили поведение, подобное аутизму; у них также изменились паттерны экспрессии генов и метаболиты в их мозгу, по сравнению с мышами, которые не были колонизированы бактериями.

Катерина Кон | Shutterstock

Микробиота кишечника - это термин, используемый для описания сообществ микроорганизмов, которые обитают в кишечнике человека и, вместе, их геномы называются микробиомами. Эти микробы имеют симбиотические отношения с людьми, обмен благоприятных условий жизни, таких как тепло и наличие питательных веществ, на «помощь» пищеварению, метаболизм и реакции иммунной системы.

В Соединенных Штатах, примерно 1 из 59 человек страдает аутизмом, что вызывает ряд трудностей с социальным общением и повторяющимся поведением. Многие исследования ранее обнаружили различия в микробиоме кишечника у людей с аутизмом и без него.

"Тем не мение, в то время как это предыдущее исследование выявляет потенциально важные ассоциации, невозможно решить, являются ли наблюдаемые изменения микробиома следствием наличия РАС или они способствуют возникновению симптомов, "говорит автор текущего исследования, Саркис Мазманян, микробиолог Калифорнийского технологического института.

Исследование Мазманяна и его коллег подтверждает растущее количество доказательств связи между кишечником и мозгом при аутизме. Хотя результаты не доказывают причинно-следственную связь между кишечными бактериями и аутизмом, они действительно показывают, что микробиота кишечника может вносить вклад в некоторые особенности заболевания у мышей. Они также пролили свет на потенциальный механизм эффектов, наблюдаемых у животных.

«Наше исследование показывает, что микробиота кишечника достаточна для развития у мышей поведения, похожего на аутизм. Необходимы дополнительные исследования, чтобы изучить влияние кишечных бактерий на людей, - говорит первый автор Гил Шарон.

Исследование

Чтобы изучить влияние микробиома кишечника на поведение, подобное аутизму, команда использовала мышей, которые были «свободны от микробов, »Означает, что они были выращены без каких-либо микробов и не имели собственных микробиомов.

Образцы кишечника, содержащие микроорганизмы от детей с аутизмом и без него, были переданы мышам с помощью фекальной трансплантации, и пары мышей, колонизированные одними и теми же микробиомами, были скрещены, чтобы произвести потомство, которое подверглось воздействию человеческих микробов на ранних стадиях развития.

Затем потомство прошло тесты, которые используются для определения аутистического поведения у мышей, и записано, как часто они издают звуки и взаимодействуют с другими мышами. Исследователи также попытались стимулировать повторяющееся поведение, которое иногда наблюдается у людей с аутизмом, помещая шарики в клетки с животными и наблюдая, сколько мышей закопано.

Как сообщается в журнале Клетка , мыши, колонизированные бактериями детей с РАС (микробиота РАС), демонстрировали поведение, подобное аутизму, тогда как животные без микробиоты РАС не проявляли такого поведения.

По сравнению с мышами без микробиоты РАС, те, у кого были бактерии, меньше взаимодействовали с другими мышами, меньше вокализовал и демонстрировал более повторяющееся поведение. Все это поведение было похоже на поведенческие особенности, наблюдаемые у людей с РАС.

Следующий, исследователи препарировали мозг животных и выполнили анализ РНК, чтобы найти различия между двумя группами в том, как ДНК обрабатывается (сращивается) перед тем, как ее использовать для производства белка.

Мыши с микробиотой ASD показали различия в сплайсинге для 560 генов, 52 из которых, как известно, связаны с аутизмом.

Эффект был «глубоким»

Шэрон говорит, что это интригующий намек на то, что продукты кишечных микробов могут каким-то образом изменить риск аутизма, влияя на то, какие формы белков вырабатываются в головном мозге.

Когда команда проанализировала кишечник животных, они также обнаружили межгрупповые различия в уровнях 27 метаболитов - молекул, которые образуются в результате пищеварения и микробного метаболизма.

Особенно, уровни метаболитов 5-аминовалериановой кислоты (5AV) и таурина были ниже у мышей с микробиотой РАС. Для РАС иногда характерен дисбаланс между возбуждающими и тормозящими сигналами в головном мозге.

Поскольку известно, что 5AV и таурин влияют на тормозные нервные рецепторы, называемые рецепторами ГАМК, исследователи были заинтересованы в том, чтобы обнаружить, что уровни этих метаболитов были ниже у мышей с микробиотой РАС.

"Мы были удивлены, увидев, насколько глубоким был эффект, "говорит Шарон.

Затем исследователи обратились к другой модели аутизма на мышах - мышам BTBR, которые естественным образом демонстрируют поведение, подобное аутизму. При лечении мышей 5AV или таурином Команда обнаружила, что животные действительно проявляли меньше антисоциального и повторяющегося поведения. Более того, анализ мозга животных показал, что 5AV, особенно, снижение нервной возбудимости.

Мазманян говорит, что результаты дают ключ к разгадке роли кишечной микробиоты в нервных изменениях, связанных с РАС:

<цитата>

Это предполагает, что однажды симптомы РАС можно будет вылечить с помощью бактериальных метаболитов или пробиотических препаратов. Дальше, это открывает возможность того, что РАС, и, возможно, другие классические неврологические состояния, можно лечить методами лечения, которые нацелены на кишечник, а не на мозг, казалось бы, более послушный подход ".

Нейробиолог Джон Крайан (Университетский колледж Корка, Ирландия), кто не участвовал в исследовании, говорит, что результаты «весьма обнадеживающие» и что идея о том, что метаболиты могут влиять на активность мозга, правдоподобна, имеет смысл и поможет продвинуть эту область вперед.

Крайан подчеркивает, что результаты вряд ли сразу приведут к новым методам лечения на основе микробиома; два выделенных здесь метаболита могут оказаться не связанными с аутизмом у людей.

<цитата>

Еще, исследование оправдывает поиск других метаболитов, дефицитных в кишечнике или мозге людей с этим заболеванием. Это воодушевит участников поля, что там что-то есть.

Доктор Джон Крайан, Нейробиолог

• Аллергии, связанные с повышенным потреблением нездоровой пищи,
• Исследование подчеркивает необходимость обучения онкологов молекулярному профилированию.