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, подобному аутизму.

Команда обнаружила, что, когда мышей колонизировали кишечными микробами от людей с РАС, у них не только развивалось аутистическое поведение; они также изменили паттерны экспрессии генов и метаболиты в их мозге по сравнению с мышами, которые не были колонизированы бактериями.

<img alt=" Новые исследования дополняют растущее количество доказательств связи кишечника с мозгом при аутизме. "Src =" http://www.news-medical.net/image.axd?picture=2019 % 2f5% 2fBy_Kateryna_Kon-5.jpg "style =" width: 100%; "title =" Новое исследование дополняет растущее количество доказательств связи кишечника с мозгом при аутизме. "/> Катерина Кон | Shutterstock

Микробиота кишечника – это термин, используемый для описания сообществ микроорганизмов, которые находятся в кишечнике человека, и вместе их геномы называют микробиомом. Эти микробы имеют симбиотические отношения с людьми, обмениваясь благоприятными условиями жизни, такими как тепло и наличие питательных веществ, на «помощь» в пищеварении, обмене веществ и реакциях иммунной системы.

По оценкам, в Соединенных Штатах аутизмом страдает 1 из 59 человек, что вызывает ряд проблем с социальным общением и повторяющимся поведением. Многие исследования ранее обнаружили различия в кишечном микробиоме между людьми с аутизмом и без него.

«Однако, хотя это предыдущее исследование выявляет потенциально важные ассоциации, оно не может решить, являются ли наблюдаемые изменения микробиома следствием наличия РАС или они способствуют появлению симптомов», – говорит автор настоящего исследования Саркис Мазманян, микробиолог из Калифорнийского технологического института.

Исследование, проведенное Мазманяном и его коллегами, подтверждает растущее количество доказательств связи кишечника с мозгом при аутизме. Хотя результаты не доказывают причинно-следственную связь между кишечными бактериями и аутизмом, они показывают, что кишечная микробиота может способствовать некоторым признакам расстройства у мышей. Они также пролили свет на потенциальный механизм эффектов, наблюдаемых у животных.

«Наше исследование показывает, что микробиота кишечника достаточна для развития аутистического поведения у мышей. Необходимы дополнительные исследования для изучения воздействия бактерий кишечника на человека», – говорит первый автор Джил Шарон.

Исследование

Чтобы изучить влияние кишечного микробиома на поведение, подобное аутизму, команда использовала мышей, которые были «свободны от микробов», то есть они были выращены в отсутствие каких-либо микробов и не имели собственных микробиомов.

Образцы кишечника, содержащие микроорганизмы от детей с аутизмом и без них, переносили мышам с помощью фекального трансплантата, и пары мышей, колонизированных одинаковыми микробиомами, спаривали для получения потомства, которое подвергалось воздействию микробов человека на ранних стадиях развития.

Затем потомки прошли тесты, которые используются для определения аутистического поведения у мышей, и записали, как часто они озвучивали и взаимодействовали с другими мышами. Исследователи также пытались стимулировать повторяющееся поведение, которое иногда наблюдается у людей с аутизмом, путем введения мрамора в клетки животных и наблюдения за тем, сколько мышей похоронили.

Как сообщается в журнале Cell мыши, колонизированные бактериями детей с РАС (ASD-микробиота), демонстрировали аутистическое поведение, тогда как животные без микробиоты с РАС не проявляли такого поведения.

По сравнению с мышами без микробиоты с ASD, те, у кого бактерии, меньше взаимодействовали с другими мышами, меньше говорили и демонстрировали более повторяющееся поведение. Все эти виды поведения были похожи на поведенческие особенности, наблюдаемые у людей с РАС

.

Затем исследователи анализировали мозг животных и проводили анализ РНК для выявления различий между двумя группами в том, как ДНК обрабатывается (сращивается) перед ее использованием для производства белка.

У мышей с микробиотой ASD обнаружены различия в сплайсинге для 560 генов, 52 из которых, как известно, связаны с аутизмом.

Эффект был «глубоким»

Шарон 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 мозге.

Когда группа проанализировала кишки животных, они также обнаружили различия между группами в уровнях 27 метаболитов – молекул, которые вырабатываются в результате пищеварения и микробного метаболизма.

В частности, уровни метаболитов 5-аминовалериановой кислоты (5AV) и таурина были ниже у мышей с микробиотой ASD. ASD иногда характеризовался дисбалансом между возбуждающими и тормозными сигналами в мозге.

Поскольку известно, что 5AV и таурин влияют на ингибирующие нервные рецепторы, называемые рецепторами ГАМК, исследователи интересовались тем, что было обнаружено, что уровни этих метаболитов были ниже у мышей с микробиотой ASD.

«Мы были удивлены, увидев, насколько глубокими были последствия», – говорит Шарон.

Затем исследователи обратились к другой мышиной модели аутизма – штамму, называемому мышами BTBR, который естественным образом демонстрирует поведение, подобное аутизму. При лечении мышей 5AV или таурином команда обнаружила, что животные действительно проявляют меньше антисоциальных и повторяющихся поведений. Кроме того, анализ мозга животных показал, что 5AV, в частности, снижает нервную возбудимость.

Мазманян говорит, что полученные данные дают представление о роли микробиоты кишечника в нервных изменениях, связанных с РАС:

Предполагается, что симптомы РАС могут быть когда-нибудь устранены с помощью бактериальных метаболитов или пробиотического препарата. Кроме того, это открывает возможность того, что РАС, и, возможно, другие классические неврологические состояния, можно лечить с помощью методов лечения, направленных на кишечник, а не на мозг, что выглядит более податливым подходом ».

Нейробиолог Джон Крайан (Университетский колледж в Корке, Ирландия), который не принимал участия в исследовании, говорит, что результаты «весьма обнадеживающие» и что идея о том, что метаболиты могут влиять на деятельность мозга, правдоподобна, имеет смысл и поможет подтолкнуть поле вперед.

Криан подчеркивает, что результаты вряд ли сразу дадут новое лечение на основе микробиома; два выделенных здесь метаболита могут оказаться не связанными с аутизмом у людей.

Тем не менее, исследование оправдывает поиск других метаболитов, дефицитных в кишечнике или мозге людей с этим расстройством. Это воодушевит поле, что там что-то есть.

Д-р. Джон Крайан, нейробиолог

Источники:

Шарон Дж., и соавт. (2019). Микробиота кишечника человека от расстройств аутистического спектра способствует поведенческим симптомам у мышей. Cell. doi.org/10.1016/j.cell.2019.05.004.

Servick, K. (2019). Обнаружено, что кишечные бактерии могут способствовать развитию симптомов аутизма. Наука.

      

Source link