Микробиом кишечника и эпигенетика — молекулярные «переключатели», которые включают или выключают гены — тесно взаимосвязаны и оба фактора влияют на развитие нервной системы.
Это показывают результаты недавнего исследования, опубликованного в журнале Cell Press. Авторы статьи продемонстрировали, что эпигенетические изменения, присутствующие при рождении, могут влиять на развитие микробиома кишечника младенца в течение первого года жизни. Они также выявили конкретные эпигенетические изменения и микроорганизмы кишечника, которые были связаны с признаками расстройств аутистического спектра (РАС) и синдрома дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) у детей в возрасте трех лет. «Определенные бактерии, похоже, обеспечивают защиту, что очень обнадеживает, поскольку предполагает, что в будущем могут появиться способы поддерживать развитие ребенка с помощью диеты или пробиотиков», — говорит старший автор статьи, гастроэнтеролог Фрэнсис Чан из Университета Гонконга.
Первые годы жизни имеют решающее значение для развития мозга и созревания иммунной системы. Хотя предыдущие исследования показали, что как ранние эпигенетические изменения, так и развитие микробиома кишечника могут влиять на здоровье в более позднем возрасте, мало что известно о том, как эти две системы взаимодействуют. «Мы хотели понять, как эпигеном и микробиом взаимодействуют в раннем возрасте и может ли их взаимодействие влиять на риск развития у ребенка таких нарушений нервно-психического развития, как РАС и СДВГ», — рассказал Чан. "В результате мы обнаружили некий диалог: эпигенетическая настройка младенца при рождении может влиять на риск развития нейроразвивающихся расстройств, но наличие определенных «полезных» бактерий в его кишечнике может вмешаться и изменить этот риск».
Исследователи охарактеризовали паттерны метилирования ДНК — один из видов эпигенетических изменений — на основе анализа пуповинной крови 571 новорожденного. Они сопоставили эту информацию с данными о микробиоме кишечника, собранными у 969 младенцев в возрасте 2, 6 и 12 месяцев, а также у их родителей в третьем триместре беременности. Когда детям исполнилось 36 месяцев, исследователи использовали поведенческий опросник для оценки их нейроразвития и изучения связей между микробиомом, эпигеномом и ранними признаками РАС и СДВГ. Они обнаружили, что эпигеном младенца при рождении был связан со способом родов, продолжительностью беременности, наличием старших братьев и сестер и аллергией у матери, но на него не влияли микробиомы кишечника родителей.
Развитие микробиома, с другой стороны, было связано со способом родов, приемом антибиотиков, наличием старших братьев и сестер и грудным вскармливанием. У детей, родившихся путем кесарева сечения, наблюдались различные паттерны метилирования ДНК для нескольких генов, участвующих в иммунных реакциях и развитии мозга. Исследователи также показали, что эпигеном младенца при рождении влиял на то, как развивался его микробиом в течение первого года жизни. В частности, у младенцев развивался менее разнообразный микробиом кишечника в 12-месячном возрасте, когда у них наблюдались более высокие показатели метилирования ДНК в генах иммунитета, участвующих в распознавании патогенов.
Опрос по поведению показал, что признаки РАС и СДВГ у 3-летних детей были связаны с определенными эпигенетическими паттернами и наличием определенных микробов кишечника. Однако другие виды микроорганизмов, по-видимому, смягчали эти эффекты: у младенцев с эпигенетическими паттернами, связанными с РАС или СДВГ, вероятность проявления признаков этих расстройств была ниже, если в течение первого года жизни они приобретали бактерии Lachnospira pectinoschiza и Parabacteroides distasonis. «Основы здоровья мозга закладываются очень рано, еще до рождения», — отметил Чан. «Однако мы не хотим, чтобы люди думали, что это означает, что путь развития ребенка "предначертан" при рождении. Это сложные состояния со множеством причин, и мы раскрыли лишь небольшую часть очень большой головоломки».
Исследователи продолжают наблюдать за детьми, участвовавшими в исследовании, чтобы понять, как эти факторы раннего периода жизни связаны с их здоровьем по мере взросления. Они отмечают, что для подтверждения связи между микробами кишечника и нервно-психическим развитием необходимы лабораторные эксперименты. «Конечной целью является разработка безопасных, неинвазивных методов раннего вмешательства, таких как специфические пробиотики или живые биопрепараты, которые могли бы способствовать формированию здорового микробиома кишечника и потенциально снизить риск нарушений нервно-психического развития», — сообщил Чан.
