Кишечная микробиота играет важную роль в регуляции физиологии желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), частично через взаимодействие с энтеральной нервной системой (ЭНС).
Изменения в микробиоме кишечника часто происходят вместе с нарушениями в энтеральном нейронном контроле при патофизиологических состояниях. Однако механизмы, с помощью которых микробиота регулирует функцию ЖКТ и структуру ЭНС, изучены не до конца. Используя мышиную модель вызванного антибиотиками (Abx) бактериального истощения, мы попытались определить молекулярные механизмы микробной регуляции функции кишечника и целостности ЭНС. Спонтанное восстановление обедненной Abx микробиоты использовалось для оценки пластичности структуры и функции ЖКТ и ЭНС. Также оценивались зависящие от микробиоты молекулярные механизмы выживания нейронов ЭНС и нейрогенеза.
Результаты
У взрослых самцов и самок мышей, получавших Abx, наблюдались изменения в структуре и функции ЖКТ, включая удлинение тонкой кишки, замедление времени транзита, увеличение секреции ионов, стимулированной карбахолом, и повышение кишечной проницаемости. Эти изменения сопровождались потерей энтеральных нейронов в подвздошной и проксимальной толстой кишке как в подслизистом, так и в миентериальном сплетениях. Снижение числа энтеральных глий наблюдалось только в илеальном миентерическом сплетении.
Восстановление микробиоты нормализовало работу кишечника и стимулировало энтеральный нейрогенез, что привело к увеличению количества энтеральной глии и нейронов. Добавка липополисахарида (ЛПС) повышала выживаемость нейронов наряду с истощением бактерий, но не влияла на восстановление нейронов, после того как была зафиксирована Abx-индуцированная потеря нейронов. Напротив, короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК) смогли восстановить количество нейронов после Abx-индуцированной потери нейронов, демонстрируя, что КЦЖК стимулируют энтеральный нейрогенез in vivo.
Выводы
Наши результаты демонстрируют роль микробиоты кишечника в регуляции структуры и функции ЖКТ в независимости от пола. Более того, микробиота необходима для поддержания целостности ЭНС, регулируя выживаемость энтеральных нейронов и способствуя нейрогенезу. Молекулярные детерминанты микробиоты, ЛПС и КЦЖК, регулируют выживание энтеральных нейронов, а КЦЖК также стимулирует нейрогенез. Наши данные позволяют по-новому взглянуть на роль микробиоты кишечника, что может привести к терапевтическим разработкам для лечения энтеральных нейропатий.
