Бактерии кишечника делают мышей плохими матерями
В линии мышей, зараженной штаммом Escherichia coli O16:H48 MG1655, детеныши медленнее растут и меньше весят во время вскармливания.
Группа ученых под руководством Института биологических исследований Солка показала, что матери, зараженные этим штаммом, хуже заботятся о потомстве.
Все больше исследований посвящено изучению микробиомов млекопитающих. Особую ценность представляет информация о влиянии собственных бактерий организма на мозговую деятельность. Американские ученые исследовали воздействие штамма Escherichia coli O16:H48 MG1655 на отношение самок мышей к их новорожденным мышатам.
Самок и самцов чистой линии Swiss Webster заражали одним из четырех штаммов E. coli, полученных от мышей или от человека. Мышей скрещивали, а затем их потомство F1 скрещивали между собой для получения потомства F2. Этих мышей взвешивали и измеряли на 21-й день после рождения, а затем сравнивали с контрольными мышами без собственной микрофлоры или без специфических патогенов.
Мышата из линии, зараженной E. coli O16:H48, были примерно на 26% меньше по размеру, чем мышата без собственной микрофлоры, и на 32% меньше, чем мышата без специфических патогенов. Штамм E. coli O21:H21 тоже отрицательно влиял на размеры тела мышат, но в меньшей степени. Кроме того, штамм E. coli O16:H48 снижал вес мышат. Мышата, зараженные этим штаммом, весили примерно на 30% меньше, чем мышата без собственной микрофлоры, и более чем на 60% уступали в весе мышатам без специфических патогенов. Другие штаммы на вес не влияли. Было показано, что вес мышат при рождении был сравнимым во всех группах, а значит, не влиял на дальнейшую задержку роста. Рост и вес в группе штамма E. coli O16:H48 оставались сниженными только в период выкармливания и восстанавливались до контрольных значений к 5-й неделе у самок и к 8-й неделе у самцов.
После этого провели эксперимент, в котором мышат из линии с E. coli O16:H48 подкладывали самкам без собственной микрофлоры, а мышат без микрофлоры подкладывали самкам из линии с E. coli O16:H48. Из какой бы линии ни были мышата, рост замедлялся только у тех, кого вскармливали самки с E. coli O16:H48. У мышат, зараженных штаммом E. coli O16:H48 и выкормленных такими же самками, было меньше жира, снижен объем мускулатуры. При этом состав и объем производимого матерью молока не изменялся. Мышата просто потребляли меньше молока.
Дальше исследователи ответили на вопрос, было ли недокармливание вызвано физиологическими причинами или изменением поведение матери. Оказалось, что если матерей, зараженных штаммом E. coli O16:H48, усыпить и позволить мышатам кормиться, то мышата съедали столько же, сколько и контрольные мыши.
Ученые заключили, что проблема состоит в поведении матерей. У самок, зараженных штаммом E. coli O16:H48, было нарушено социальное поведение. Они меньше времени, чем контрольные мыши, проводили в компании других мышей, при этом общий уровень активности не снижался. Эти самки тратили больше времени на деятельность, не связанную с материнством, и меньше времени на уход за потомством. Они значительно менее тщательно вылизывали своих мышат.
В поисках причин ученые проанализировали уровень окситоцина у самок, зараженных штаммом E. coli O16:H48. Его уровень оказался почти таким же, как у контрольных животных. Однако при анализе генов всех четырех штаммов E. coli удалось показать, что штамм O16:H48 имеет мутации в генах синтеза и транспортировки прекурсоров нейротрансмиттеров, в частности, серотонина, регулирующего материнское поведение. Возможно, это снижает его биодоступность.
У мышат, зараженных штаммом E. coli O16:H48, ученые обнаружили снижение уровня сигналинга инсулиноподобного фактора роста 1 (IGF-1), связанное с нарушением его секреции и (или) стабильности. Удалось подтвердить, что этот эффект связан именно с поведением матери. При инъекциях рекомбинантного IGF-1 фенотип мышат восстанавливался до того же уровня, что у мышат без собственной микрофлоры.
E. coli O16:H48 — штамм, производный от человеческого штамма K-12, изолированного из стула пациента с дифтерией в 1920-х. Он хорошо изучен, но его патогенный эффект на мышах стал сюрпризом для ученых.
