У пожилых мышей, которым пересадили фекальный микробиом от более молодых животных, улучшилась пластичность мозга, что позволяет предположить, что их мозг может преодолеть неврологическое заболевание, которое обычно успешно лечится только в молодом возрасте.
Трансплантация фекального микробиома (ТФМ) может сделать пожилой мозг таким же адаптируемым, как и молодой. Микробиом нашего кишечника связан с риском развития депрессии и может даже играть определенную роль в формировании нашей личности. Но впервые исследование показало, что у пожилых мышей, которым с помощью ТФМ-терапии вводили в кишечник микробиомы более молодых животных, улучшалась пластичность мозга. Это говорит о том, что они могли преодолеть состояние, похожее на амблиопию, также известное как "синдром ленивого глаза", которое обычно успешно лечится только в детском возрасте. “Это исследование предполагает, что микробные сообщества могут помочь регулировать критические периоды развития мозга, определяя, когда открываются и закрываются окна повышенной пластичности”, - говорит Париса Газерани из Университета Осло в Норвегии, которая не принимала участия в работе. “Это говорит о том, что кишечный микробиом может быть активным партнером в развитии, который помогает формировать созревание нейронных цепей наряду с сенсорным опытом, иммунной активностью и генетическим программированием”.
Нейропластичность, способность мозга к самовосстановлению, означает, что такие заболевания, как амблиопия, можно лечить у детей, временно закрывая их более сильный глаз. Это заставляет мозг налаживать новые связи со слабым глазом, улучшая общее зрение. Но пик пластичности приходится на юный возраст и снижается по мере того, как наш мозг естественным образом сокращает неиспользуемые связи в подростковом возрасте. Паола Тоньини из Школы перспективных исследований Сант'Анна, Италия, и ее коллеги решили выяснить, участвует ли в этом микробиом кишечника и можно ли манипулировать им, чтобы повысить пластичность мозга во взрослом возрасте.
Сначала они давали 21-дневным мышам высокую дозу антибиотиков широкого спектра действия, растворенных в воде, каждый день в течение 10 дней и обнаружили существенные изменения в их кишечном микробиоме по сравнению с контрольной группой мышей, которые пили обычную воду. Это включало снижение уровня содержания бактерий семейства Lachnospiraceae, которые участвуют в производстве короткоцепочечных жирных кислот, обладающих нейропротекторными свойствами. Затем у каждой мыши закрывали один глаз на три дня. После этого, когда исследователи проанализировали нейронные реакции на стимуляцию каждого глаза, они обнаружили, что только у контрольных мышей наблюдались признаки нейропластичности, причем их мозг в большей степени реагировал на стимуляцию того глаза, который оставался открытым.
Чтобы выяснить, что может стоять за этими изменениями, ученые провели секвенирование РНК, чтобы выявить, какие гены были активированы в зрительной коре головного мозга мышей. “Мы обнаружили значительные изменения у животных, получавших антибиотический коктейль”, - рассказала Тоньини. У этих мышей были экспрессированы более 1000 генов по сравнению с контрольными. Среди них были гены, связанные с процессом миелинизации, когда нервы обволакиваются защитной оболочкой, и с проницаемостью гематоэнцефалического барьера. Наконец, авторы исследования трансплантировали фекальную микробиоту мышей в возрасте около 30 дней взрослым мышам в возрасте 4 месяцев, в то время как контрольная группа получила трансплантаты от других взрослых особей. Только мозг мышей, получавших молодую микробиоту, продемонстрировал нейропластичность в ответ на эксперимент с закрытием глаз.
Если то же самое относится к людям, последствия могут быть огромными, считает Харриет Шеллекенс из Университетского колледжа Корка в Ирландии. “Это позволяет предположить, что микробиом важен не только для развития мозга в раннем возрасте, но и может быть использован в более позднем возрасте для улучшения обучения, восстановления после травм или устойчивости к старению и неврологическим заболеваниям”, - говорит она. “Задача будет заключаться в том, чтобы идентифицировать конкретные микробные метаболиты или штаммы, ответственные за это”. Однако прямая экстраполяция на людей преждевременна, отмечает Газерани, прежде всего потому, что наш мозг устроен сложнее, а наш микробиом сильно зависит от нашего рациона питания и образа жизни.
По мнению Газерани, исследование также поднимает вопросы о потенциальных долгосрочных последствиях применения антибиотиков в раннем возрасте, особенно если доза высокая и длительная. “Хотя антибиотики по-прежнему спасают жизнь и от них никогда не следует отказываться по клиническим показаниям, эти результаты подтверждают важность их разумного применения в критические периоды развития”, - говорит она.
