Низкие дозы непрерывного воздействия пенициллина изменили микробиом детенышей мышей и экспрессию генов в областях мозга, связанных с эмоциональной и когнитивной функцией.
Новое исследование Мартина Блейзера, микробиолога и специалиста по инфекционным заболеваниям из Университета Ратгерса, и его коллег показывает, что изменения в оси кишечник-мозг, вызванные воздействием антибиотиков в раннем возрасте, потенциально играют роль в развитии мозга. В своей работе, опубликованной в журнале iScience, Блейзер и его коллеги показали, что низкие дозы пенициллина приводят к существенным изменениям кишечной микробиоты у новорожденных мышей, а также к изменениям экспрессии генов в двух ключевых областях мозга, влияющих на механизмы, лежащие в основе нейроразвития.
В США большинство детей получают около трех курсов лечения антибиотиками к возрасту 2-х лет. В исследовании, опубликованном в начале этого года совместно с коллегами из клиники Майо, Блейзер показал, что у детей, подвергавшихся воздействию антибиотиков, среди прочих хронических заболеваний выше частота астмы, ожирения, диабета I типа и целиакии. "Есть много исследований, показывающих эти ассоциации", - сказал Блейзер. "Но это ассоциации, и именно поэтому мы проводим исследования на мышах".
В новом исследовании Блейзер и его коллеги использовали мышиную модель, чтобы выяснить, влияют ли антибиотики на микробиом в раннем возрасте и экспрессию генов в миндалине или лобной коре - двух ключевых областях мозга, отвечающих за эмоциональные и когнитивные функции. Исследователи вводили субтерапевтические дозы пенициллина беременным самкам или детенышам мышей с рождения, в то время как контрольная группа не получала антибиотиков. Когда исследователи оценили микробиом детенышей в возрасте двух недель, они увидели существенные различия между мышатами, получавшими и не получавшими антибиотики. У мышей, получавших антибиотики, отсутствовали некоторые виды микроорганизмов, которые доминировали в кишечнике мышей, не получавших антибиотики.
Затем Блейзер и его группа сравнили изменения экспрессии генов в мозге между группами мышат. Анализ показал, что пути, связанные с развитием нейронов, были активизированы у мышей, получавших антибиотики. Последующее исследование связало изменения, которые исследователи наблюдали в микробиоме, с изменениями в экспрессии генов. "Различия в экспрессии генов очень интересны и определенно заслуживают дальнейшего углубленного изучения", - говорит Лукас Висгрилл, неонатальный иммунолог из Медицинского университета Вены, который не принимал участия в исследовании. "Такие модели имеют огромное значение для расшифровки механизмов оси кишечник-мозг".
Блейзер согласен с тем, что работа находится на ранней стадии. "Я хочу подчеркнуть, что это очень предварительные данные", - сказал Блейзер. "Но это доказательство того, что воздействие антибиотиков на молодых животных может оказывать прямое влияние на развитие их мозга". Он и его коллеги еще не изучили, как наблюдаемые ими изменения в микробиоме могут повлиять на мозг. Блейзер отметил, что также возможно, что антибиотик мог оказывать прямое воздействие на мозг, а не опосредованно через микробиоту. Они планируют изучить эти детали в будущих экспериментах.
"Есть дети, у которых ушные инфекции протекают тяжело, и они должны получать антибиотики", - отмечает Блейзер. "А есть дети с очень легкими инфекциями, и они никогда не должны получать антибиотики. И есть большая серая зона посередине". "Антибиотики - прекрасные лекарства, - добавил он, - но мы должны использовать их более рационально, потому что все используют их так, как будто они не представляют никакой ценности".
