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.