Исследователи обнаружили, что кишечные бактерии могут проникать в мозг через блуждающий нерв у мышей, что дает ключ к пониманию связи между кишечником и мозгом при некоторых неврологических расстройствах.
В последнее десятилетие растет интерес к двусторонней связи между кишечником и центральной нервной системой. Многочисленные исследования указывают на то, что этот путь, также известный как «ось кишечник-мозг», играет роль в развитии неврологических расстройств, включая болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и расстройства аутистического спектра. Однако ученым по-прежнему не хватает прямых доказательств для установления причинно-следственной связи между микробиомом кишечника и патологиями головного мозга.
Новое исследование, опубликованное в журнале PLOS Biology, может изменить эту ситуацию. Исследователи из Университета Эмори (США) обнаружили, что когда мыши питались высокожировой диетой, которая, как известно, изменяет микробиом кишечника, бактерии перемещались из кишечника в мозг через блуждающий нерв. Если эти результаты подтвердятся на людях, работа, возглавляемая микробиологом Дэвидом Вайсом и иммунологом Арашем Гракуи, укажет на возможный механизм, посредством которого кишечные бактерии способствуют развитию некоторых неврологических расстройств.
Вейсс, Гракуи и их коллеги изначально намеревались исследовать, как изменения в рационе влияют на микробиом в контексте заболеваний печени, а не расстройств мозга. Ранее они показали, что у мышей с заболеваниями печени микробиом изменен по сравнению с мышами дикого типа. Мышей с моделью заболевания печени кормили либо обычной, либо высокожировой диетой, а затем оценивали, как это повлияло на численность семейств бактерий в кишечнике и экскрементах, а также на проницаемость кишечника.
Ученые обнаружили, что у мышей, получавших диету с высоким содержанием жиров, было значительно больше бактерий Staphylococcaceae, меньше Lactobacillaceae и более проницаемый кишечник, чем у их сородичей, получавших обычную диету. Эти результаты согласовывались с данными предыдущих исследований, но когда исследователи стали выяснять, куда уходят бактерии, покидающие кишечник, они обнаружили нечто неожиданное. Исследователи измерили концентрацию бактерий в различных органах, включая мозг и кровь. Употребление высокожирной пищи было связано с более высоким содержанием некоторых видов бактерий, например двух видов стафилококков, в мозге, но не в крови. Секвенирование геномов этих бактерий, взятых из кишечника и мозга, показало практически полное совпадение. В целом эти результаты позволяют предположить, что кишечные бактерии, вероятно, попадают в мозг, но не через кровь.
Поэтому следующим подозреваемым у исследователей стал блуждающий нерв, соединяющий кишечник с мозгом. Действительно, они обнаружили значительно больше бактерий в блуждающем нерве мышей, питавшихся высокожировой диетой, чем у мышей, питавшихся обычной диетой. Когда они хирургическим путем удалили этот нерв, у мышей, питавшихся высокожировой диетой, количество бактерий в мозге оказалось примерно в 20 раз меньше, чем у тех, которым не была проведена операция. Аналогичным образом, авторы обнаружили бактерии в кишечнике, мозге и блуждающем нерве мышей дикого типа, получавших высокожировую диету, но не в их крови. Это позволяет предположить, что транслокация бактерий может иметь значение не только в контексте заболеваний.
Когда исследователи перевели мышей с заболеванием печени с высокожирной пищи на обычную, снизились как уровень бактерий в мозге животных, так и проницаемость их кишечника. Это позволяет предположить, что наблюдаемые изменения являются обратимыми. Наконец, чтобы непосредственно изучить связь между микробиомом кишечника и неврологическими расстройствами, исследователи использовали мышиные модели болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона и расстройств аутистического спектра; мышей кормили обычной диетой. По сравнению со своими дикими сородичами эти мыши имели иной состав кишечного микробиома, более проницаемый кишечник и более высокую бактериальную нагрузку в головном мозге и блуждающих нервах. У ни одной из них не было бактерий в крови. «Хотя заболеваемость многими неврологическими расстройствами растет, их первопричины в основном неизвестны», — пишут авторы. «Этот новый путь проникновения кишечных бактерий в головной мозг может быть триггером многочисленных неврологических заболеваний».
