Если эти данные подтвердятся у людей, это открытие может привести к разработке методов лечения, направленных на кишечник, способных обратить вспять когнитивный спад.
Недавнее исследование показало, что один из видов кишечных бактерий, численность которого увеличивается по мере старения мышей, играет роль в ухудшении когнитивных функций у этих животных. Учёные установили, что эта бактерия нарушает передачу сигналов по сенсорным нервам, соединяющим кишечник с мозгом. Хотя эксперименты проводились на мышах, обнаруженная исследователями связь между кишечником и мозгом «вероятно, сохраняется и у людей», считает Дэвид Возур, биохимик из Университета Восточной Англии (Великобритания). Это еще предстоит подтвердить, но если такая цепь присутствует у людей, то данное исследование может раскрыть механизм, объясняющий, почему память и способность к обучению у людей естественным образом снижаются с возрастом, — и дать надежду на то, что терапии, направленные на кишечник, смогут обратить вспять этот процесс.
Влияние этих бактерий, которые ослабляют связь между кишечником и мозгом у мышей, похоже на другие последствия старения. «Когда мы стареем, нам нужны такие вещи, как очки и слуховые аппараты», — говорит соавтор исследования Кристоф Тайс, иммунолог из Стэнфордского университета в Калифорнии. Исследование, опубликованное на днях в журнале Nature, показывает, что, так же как старение вызывает снижение сенсорного восприятия внешнего мира, оно может также вызывать потерю восприятия внутренних сигналов, говорит он.
Чтобы изучить, как микроорганизмы кишечника влияют на старение, исследователи поместили «молодых» мышей двухмесячного возраста вместе с «старыми» мышами 18-месячного возраста. Это как если бы человек в конце подросткового возраста жил в тесном контакте с 50-летним человеком. Прожив месяц в одной клетке, молодые мыши стали демонстрировать результаты, схожие с результатами пожилых мышей, при выполнении задачи с лабиринтом и еще одного теста на память. В последнем тесте мыши обычно запоминают предметы, которые видели ранее и поэтому уделяют больше времени изучению новых предметов. Однако молодые животные, содержавшиеся вместе с пожилыми, тратили одинаковое количество времени на изучение как знакомых, так и новых предметов — точно так же, как и их пожилые соседи. Это свидетельствовало о том, что они утратили кратковременную память. «Их дефицит памяти был настолько глубоким, что их практически невозможно было отличить от старых мышей», — рассказывает Тайс. «Это было почти невероятно».
Причина была в том, что микробиом молодых животных стал похожим на микробиом пожилых мышей. Живя рядом и питаясь фекалиями друг друга, мыши могут легко передавать друг другу микробы кишечника. Исследователи предположили, что один или несколько видов бактерий, обнаруженных в кишечнике пожилых мышей, могут вызывать когнитивный спад. Поэтому они заселили молодых мышей различными видами бактерий и сосредоточились на одном конкретном виде — Parabacteroides goldsteinii. Когда исследователи пересадили эти бактерии молодым мышам, ухудшилась их способность запоминать предметы, которые они видели ранее. Кроме того, введение пожилым мышам антибиотиков, уничтоживших их кишечные бактерии, или фаговая терапия, убившая P. goldsteinii, улучшила результаты животных в том же задании — до уровня, сопоставимого с молодыми здоровыми мышами.
Проанализировав P. goldsteinii, исследователи обнаружили, что эти бактерии производят большое количество среднецепочечных жирных кислот — молекул, которые бактерии вырабатывают для формирования своих клеточных мембран и в качестве побочного продукта метаболизма. Среднецепочечные жирные кислоты активируют иммунные клетки, называемые макрофагами, через рецептор GPR84, расположенный на поверхности клеток. В ходе другой серии экспериментов, включавшей визуализацию мозга мышей, а также подавление или активацию сенсорных нервов животных, исследователи обнаружили, что активированные макрофаги выделяют молекулы, вызывающие воспаление. Эти метаболиты подавляли передачу сигналов по блуждающему нерву — ключевому нервному пути, связывающему мозг с такими органами, как кишечник. Таким образом, «конечным следствием» воздействия бактерий, по словам Тайса, «является блокировка связи между кишечником и мозгом, что приводит к снижению когнитивных функций».
«Это конкретное доказательство того, что микробиом действительно важен для старения мозга», — считает Джон Крайан, нейробиолог из Университетского колледжа Корка в Ирландии. Поскольку исследование предполагает, что терапии, применяемые к кишечнику, могут остановить или обратить вспять связанное со старением ухудшение функций мозга, «возможно, мы сможем воздействовать на это с помощью диеты», — добавляет Крайан.
