Некоторые ученые утверждают, что исследования микробиома кишечника при аутизме изобилуют концептуальными и методологическими недостатками, но исследователи микробиома с этим не согласны.
За последние несколько десятилетий исследователи, изучающие микробиом кишечника, заметили связь между микробами кишечника и неврологическими заболеваниями - от депрессии и болезни Паркинсона до расстройств аутистического спектра. Поскольку связь между кишечником и мозгом осуществляется через блуждающий нерв, потенциальная роль микробиома кишечника в развитии аутизма стала толчком к многочисленным исследованиям - от наблюдений за людьми и исследований на мышах до интервенционных клинических испытаний. Однако в статье, опубликованной на днях в журнале Neuron, ученые утверждают, что исследования связи между микробиомом кишечника и аутизмом имеют методологические, концептуальные и статистические недостатки.
Авторы работы под руководством Кевина Митчелла, нейробиолога в области развития из Тринити-колледжа (Ирландия), изучили литературу по проблеме аутизма и микробиома кишечника и пришли к выводу, что нет никаких доказательств того, что микробиом кишечника вызывает аутизм. Однако исследователи, изучающие связь между микробиомом кишечника и аутизмом, не согласны с тем, как авторы охарактеризовали их работу. Исследователи микробиома кишечника утверждают, что они не говорят, что микробы кишечника вызывают аутизм, но что между ними существует связь, которая может быть направлена на терапию, помогающую облегчить некоторые аспекты заболевания.
"Это своего рода новый виток в развитии нейронаук и возможность получить доступ к возможностям взаимодействия кишечника и мозга, и я думаю, что это очень перспективная область. Поэтому я не удивлена, что авторы действительно заинтересованы в этом", - говорит Шелли Баффингтон, нейробиолог, изучающий микробиом материнского кишечника в Медицинском колледже Бэйлора (США). «В целом, однако, во всей статье прослеживается непонимание фундаментальных вопросов, которые ставятся в данной области, и неправильная интерпретация результатов».
В своих исследованиях в области нейробиологии Митчелл заинтересован в понимании происхождения нарушений нейроразвития, включая аутизм. «В основном я работаю над генетическими факторами, но не исключаю, что могут быть и экологические факторы», - говорит он. Изучая появившиеся исследования о микробиоме кишечника и аутизме, он, например, отметил, что количество испытуемых или животных, включенных в исследования, было слишком мало, чтобы делать значимые выводы. Он сравнил этот аспект исследований микробиома кишечника с проблемами в исследованиях ассоциаций генов-кандидатов, которые возникали в прошлом. Он объяснил, как исследователи могут взять две популяции - например, людей с аутизмом и людей без него - и искать различия в частоте генетических вариантов.
«Оказалось, что если вы делаете это на небольшом количестве людей с большим числом переменных на которые нужно обратить внимание, то вы увидите нечто, похожее на связь, особенно если у вас нет повторной выборки и если вы не исправили статистику должным образом», - сказал он. Он добавил, что аналогичные проблемы возникают и в исследованиях нейровизуализации. Например, при анализе снимков мозга людей с аутизмом и людей без него необходимо учитывать множество переменных и гибко подходить к анализу данных. Если ученые используют неподходящие статистические методы, это может привести к неверным выводам. "В работах по микробиому я наблюдал те же самые недостатки дизайна. Это натолкнуло нас на мысль о том, что, возможно, нам следует глубже изучить этот вопрос, чтобы понять, действительно ли наше впечатление верно".
Когда Митчелл и его сотрудники проанализировали результаты обсервационных исследований, в которых анализировались различия в составе микробиома кишечника у людей с аутизмом и без него, они обнаружили, что эти исследования имели меньший объем выборки, чем требовалось для выявления связи. Более крупные исследования, по их словам, показали низкую связь между микробиомом кишечника и аутизмом, что ставит под сомнение эту связь. Исследователи не могут изучить механизмы влияния микробиома кишечника на аутизм у людей, но они могут провести такие исследования на мышах. Однако Митчелл и его коллеги сомневаются в том, что специфические для человека черты аутизма можно смоделировать у мышей. "То, как одна мышь обнюхивает другую, очень далеко от того, что мы определяем в аутизме, как, скажем, не очень хорошее восприятие языка тела или неспособность уловить сарказм. Я имею в виду, что между мышами и людьми просто огромное расстояние", - утверждает он.
Однако исследователи, использующие эти модели для изучения аутизма, не заявляют, что у мышей проявляются те же аутичные черты, что и у людей. В статье 2021 года о микробиоме кишечника и аутизме Саркис Мазманян, исследователь микробиома кишечника из Калифорнийского технологического института, поясняет: "Не существует такой вещи, как мышиная модель аутизма, но мы можем моделировать у мышей поведение, которое коррелирует с поведением людей". Например, две мышиные модели, демонстрирующие поведение, которое также наблюдается у людей с аутизмом, это модель материнской иммунной активации (MIA) и модель материнской диеты с высоким содержанием жиров. В модели MIA беременных мышей заражают гриппом на определенном сроке беременности, в результате чего их потомство демонстрирует аутизм, включая нарушение социального поведения и общения, а также повторяющееся поведение. В модели материнской диеты с высоким содержанием жиров у потомства матерей, употреблявших пищу с высоким содержанием жиров, наблюдается нарушение социального поведения.
Митчелл отметил, что «эпидемиологические связи с человеческими моделями очень шаткие». Он добавил: "Есть, опять же, небольшие статистические эффекты. Они, как правило, исчезают в больших выборках, но они также исчезают, если вы корректируете помехи обычным способом. Так что, похоже, нет веских доказательств того, что модели, которые использовались в этих исследованиях, вообще имеют отношение к аутизму".
Однако мышиная модель MIA приводит к неврологическим изменениям в потомстве, которые часто наблюдаются у детей с аутизмом. Что касается модели материнской диеты с высоким содержанием жиров, Баффингтон не согласна с характеристикой этой модели, данной Митчеллом. "Я просто думаю, что это устаревшая информация. Она не согласуется с тем, что я вижу в литературе", - сказала она. Она указала на данные большого лонгитюдного исследования, опубликованного в этом году в журнале Nature Metabolism, в котором была выявлена значительная связь между высоким индексом массы тела, генетикой высокого риска и аутизмом. Она также сослалась на исследование в журнале JAMA Network Open, в котором оценивались 85 648 пар мать - младенец в одной когорте и 11 670 пар мать - младенец в независимой когорте. Авторы этого исследования обнаружили, что у матерей, придерживавшихся здорового питания на среднем и высоком уровне, риск диагностирования аутизма у их детей был ниже. «При низком уровне приверженности здоровому питанию наблюдается особое негативное влияние на социальные показатели», - говорит Баффингтон. «Использование микробиома в качестве терапевтической мишени для улучшения результатов у детей, на мой взгляд, действительно жизнеспособно».
Другая критика Митчелла и его коллег заключалась в том, что они не видели, чтобы открытия, сделанные на мышах, были продолжены в клинических испытаниях, что, по их мнению, свидетельствует об отсутствии прогресса в этой области. Когда они нашли примеры проведенных клинических испытаний, Митчелл заметил, что «недостатки дизайна просто очевидны». Он добавил: «Если вы проводите такие небольшие испытания - открытые, без контрольной группы - вы, скорее всего, увидите то, что не соответствует действительности». Баффингтон с ним не соглашается: есть примеры клинических испытаний, которые проводились после исследований на мышах, а также рандомизированных, слепых и плацебо-контролируемых исследований.
В исследовании 2016 года Баффингтон и ее коллеги обнаружили, что лечение штаммом Lactobacillus reuteri улучшило социальное поведение потомства в материнской мышиной модели с высоким содержанием жиров. Затем независимая исследовательская группа продолжила это исследование в рандомизированном двойном слепом плацебо-контролируемом испытании. В ходе исследования ученые обнаружили, что у детей с аутизмом, получавших тот же штамм L. reuteri, улучшилось социальное поведение по результатам стандартных тестов на выявление аутизма. Они опубликовали результаты в журнале Cell Host & Microbe в 2024 году. "Это действительно отличная демонстрация валидности, которая подтверждается как на мышиных моделях, так и на людях. И все это в течение 10 лет с момента одной публикации до следующей", - говорит Баффингтон.
Среди небольших открытых исследований, которые были проведены, в некоторых измерялось не только поведение, но и уровень метаболитов в крови. Митчелл и его коллеги упомянули о первой публикации об исследовании, проведенном Розой Краймальник-Браун, исследователем микробиома из Университета штата Аризона, где она и ее сотрудники пересадили микробы из кишечника здоровых доноров детям с аутизмом. Исследователи обнаружили, что поведенческие симптомы детей улучшились даже через два года после окончания лечения. В последующей работе, посвященной анализу метаболитов в крови детей, исследователи обнаружили, что состав метаболитов в их крови стал более схож с составом метаболитов в крови типично развивающихся детей. Хотя Краймальник-Браун согласилась с тем, что поведенческие результаты могли быть обусловлены эффектом плацебо, она добавила, что "измерение метаболитов - это лабораторное измерение. Здесь нет эффекта плацебо. Это еще одна вещь, которая была сведена к минимуму в данной работе".
Наконец, Митчелл и его коллеги задались вопросом, почему в области микробиома кишечника при аутизме не проводятся более масштабные клинические испытания. Как утверждает Краймальник-Браун, такие испытания уже проводятся. "Мы также провели слепые исследования, испытания фазы 2. Мы еще не опубликовали результаты, но на самом деле мы провели одно исследование для взрослых, одно - для детей, и сейчас мы проводим второе исследование для детей", - сказала она. "То, что мы считали слабым местом сейчас мы пытаемся исправить. Именно так развивается наука, и мы проводим исследования, которые носят как фундаментальный, так и прикладной характер".
В своей статье Митчелл и его коллеги представили два пути развития исследований связи между аутизмом и микробиомом кишечника: проводить исследования более тщательно или прекратить их вовсе. Баффингтон соглашается, что более тщательные исследования - это хорошо. «Я полностью с этим согласна», - сказала она. "Это не относится только к микробиому. Я считаю, что мы всегда должны стремиться к повышению тщательности". Она добавила, что многие важные вопросы о связи между аутизмом и микробиомом кишечника все еще остаются без ответа. "Ни в коем случае нельзя отказываться от этого направления исследований. Например, когда речь идет о лечении различных аспектов аутизма, микробиом кишечника гораздо более поддается лечению, чем генетика человека. Мы не сможем с помощью антисмысловых олигосом исправить все внутриутробные изменения, которые могут нести какую-то зародышевую мутацию или что-то спорадическое, но это не значит, что мы не можем использовать целенаправленное вмешательство для улучшения [желудочно-кишечного] дистресса, что впоследствии снимет стресс у ребенка и улучшит его общее поведение», - говорит Баффингтон.
Краймальник-Браун надеется найти биомаркеры, которые помогут выявить людей, которым лечение, направленное на микробиом кишечника, принесет наибольшую пользу. «Нам еще предстоит проделать большую работу, но мы не сможем ее выполнить, если у нас не будет финансирования». Она добавила, что разочарована тем, что исследователи за пределами этой области пришли к выводу, что исследования аутизма и микробиома кишечника больше не должны финансироваться. Баффингтон объясняет: "[Микробиом кишечника - это] большая химическая фабрика внутри нас, и мы можем изменять ее, воздействуя на нее тем или иным способом. Но самое главное - сначала узнать, что там происходит? Каков функциональный состав?" Она добавила: "Вопрос, который сейчас доминирует в этой области, - это не вопрос причинности. Речь идет о том, какова здесь взаимосвязь. Является ли это чем-то, что может быть модификатором риска? Можем ли мы использовать это в качестве терапевтической мишени и помочь этим пациентам?"
