Кишечные вирусы влияют на поведенческие реакции и могут быть важными участниками оси «кишечник-мозг»Кишечные вирусы влияют на поведенческие реакции и могут быть важными участниками оси «кишечник-мозг»
За последние несколько лет исследователи обнаружили связь между микробиомом кишечника и психическими расстройствами, связанными со стрессом. Однако большинство исследований посвящено бактериальному компоненту микробиоты, а вклад других видов микроорганизмов остается неизученным.
В недавней работе, опубликованной в журнале Nature Microbiology, исследователи продемонстрировали, что стресс изменяет виром кишечника, который, в свою очередь, влияет на поведение мышей. Понимание этих взаимодействий может помочь исследователям лучше определить мишени в дисрегуляции микробиома пациентов, испытывающих хронический стресс, чтобы модулировать их симптомы.
«Проблема с виромом заключается в том, что это относительно новая область», - объясняет Стивен Коллинз, гастроэнтеролог из Университета Макмастера, который не принимал участия в исследовании. Он отметил, что вирусная флора не до конца охарактеризована, что создает трудности для выявления важных видов. «Мы всегда думаем о вирусах как о чем-то, от чего мы хотим избавиться, и относимся к ним негативно», - говорит Джон Крайан, нейробиолог по вопросам стресса из Университетского колледжа Корка и соавтор исследования. В этой работе мы... переворачиваем этот аспект с ног на голову и говорим: «А что, если это хорошие вирусы?».
Чтобы проверить свою гипотезу, Крайан и его коллеги сначала оценили влияние стресса на популяции бактерий и вирусов в кишечнике мышей, периодически помещая одну мышь с другой агрессивной мышью в переполненную клетку в течение трех недель. Используя метагеномное или 16S рибосомное секвенирование, исследователи проанализировали виром и бактериом, соответственно. Стресс изменил состав бактериального микробиома в большей степени, чем вирома, но не изменил видового разнообразия ни в бактериоме, ни в вироме. Однако экспериментальные условия содержания изменили плотность популяции 12 различных вирусов.
Кортикостерон, стероидный гормон, регулирует стресс и иммунные реакции, поэтому исследователи оценили уровень этого гормона, а также воспалительных цитокинов, вырабатываемых клетками селезенки. Они показали, что неблагоприятные условия содержания увеличили циркулирующий кортикостерон и выработку интерлейкина-6 спленоцитами после стимуляции антагонистом конканавалином А (ConA). Для дальнейшего изучения роли вирома в реакции на стресс ученые собрали образцы фекалий у мышей до того, как подвергли их воздействию агрессивного соседа по клетке в качестве стрессового фактора. Они выделили вирусные компоненты из этих образцов, чтобы создать трансплантат вирома, который ввели группе мышей, содержащихся в стрессовых условиях.
Когда исследователи оценили социальное, тревожно-подобное и стрессоустойчивое поведение мышей, они заметили, что у животных, не получивших трансплантат вирома, наблюдалось повышенное стрессовое и тревожное поведение. В то же время мыши, получившие трансплантат во время эксперимента, вели себя так же, как и обычные мыши, не подвергавшиеся стрессовому воздействию окружающей среды. «Это было действительно замечательно, что мы смогли нормализовать ситуацию», - рассказывает Крайан. Вирусная трансплантация также отменила влияние стресса на выработку животными воспалительных цитокинов при стимуляции ConA и без нее.
Наконец, исследователи изучили роль вирома во время стресса, измерив экспрессию генов с помощью секвенирования РНК в гиппокампе и миндалине - двух областях мозга, реагирующих на стресс. Они показали, что стресс изменяет экспрессию генов, связанных с реакцией на страх и стресс, иммунными процессами, вирусной активностью, например репликацией, и уровнем нейротрансмиттеров. Пересадка мышам их вирома вернула экспрессию этих генов к нормальному уровню.
«В этой статье добавляется еще один уровень сложности, поскольку вирусы не просто тихо сидят на месте», - говорит Коллинз. «Вирусный контроль микробиоты имеет последствия для поведения».
