Коли мікроби маніпулюють мозком - Ле Темпс
Мікробіологія
Здається, на нервово-психічні розлади, такі як аутизм та тривожність, впливає флора кишечника у мишей. Проводяться дослідження на людях
Сто трильйонів бактерій, у десять разів більше, ніж наші власні клітини, населяють людський організм. Якщо покласти кінець на кінець, ці мікроорганізми становили б ланцюжок, який обходив би Землю два з половиною рази. У нашому кишечнику знайшли притулок тисячі видів бактерій, об’єднаних терміном „мікробіота”. Вони необхідні для перетравлення частини нашої їжі, яку вони перетворюють в енергію.
Завдяки досягненню методів секвенування з високою пропускною здатністю для вивчення геному, дослідження мікробіоти в останні роки зростають. Кілька досліджень показали його вплив на такі патології, як ожиріння та діабет, або навіть харчова алергія. 12 січня 2015 року було розпочато новий європейський проект, що об’єднав близько тридцяти організацій з більш ніж п’ятнадцяти різних країн для вивчення ролі мікробіоти у здоров’ї та у профілактиці деяких захворювань, особливо психічних.
Оскільки, хоча зв’язок між кишковою флорою та порушеннями харчування досить добре встановлений, вплив мікробіоти на поведінку та настрій є набагато новішим напрямком дослідження. Кілька досліджень на моделях тварин показали кореляцію між дисбалансом мікробіоти та симптомами, подібними до тих, що спостерігаються при нервово-психічних захворюваннях.
Чи впливає мікробіота на поведінку? Щоб відповісти на це питання, дослідники використали тваринну модель: мишей, вирощених у стерильному середовищі, і тіла яких не були колонізовані бактеріями при народженні. Дослідження, проведене дослідниками з Університету Корка в Ірландії, опубліковане в 2013 році і відтворене з тих пір, показало, що ці миші без бактерій, яких називали "аксенними", мали змінену соціальну поведінку: вони воліли перебувати в порожній клітці, а не в оточенні своїх побратимів. Відновлення мікробіоти в травній системі аксенових мишей шляхом щеплення відновило соціальну поведінку, ідентичну поведінці мишей "контролю".
Бактерії кишечника також відіграють певну роль у тривозі у мишей. У 2013 році канадські дослідники схрестили щеплення мікробіоти між тривожними мишами та мишами-авантюристами. Вони помітили, що цей перенос кишкових бактерій робить мишей-авантюристок тривожнішими і навпаки. Але як бактерії в кишечнику мишей можуть впливати на їх поведінку?
"Ці спостереження можна пояснити на кількох рівнях", - пояснює Жак Шренцель, керівник лабораторії бактеріології в університетських лікарнях Женеви (HUG). Один вид бактерій може домінувати або зникати, викликаючи збільшення або зменшення певних молекул, утворених мікроорганізмами. Бактерії справді виробляють відходи, які можуть пройти кишковий бар’єр, звідти потрапляють у кров і надають віддалений ефект. Ці сполуки можуть також впливати безпосередньо на інші клітини шлунково-кишкового тракту, такі як нейрони, що дозволяють кишечнику скорочуватися, або імунні клітини, які стежать за цим. Останні відповідають за запальні явища, які, безумовно, відіграють важливу роль ".
На даний момент було виявлено небагато механізмів, що пояснюють причинно-наслідковий зв’язок між дисбалансом мікробіоти та психічними симптомами. Потенційні клієнти з’являються при дослідженні аутизму у мишей. У 2010 році невролог Деррік Мак-Фейб та його команда з Університету Західного Онтаріо в Канаді показали, що ін'єкція пропіонату, жирної кислоти, що виробляється деякими кишковими бактеріями під час розщеплення цукру, викликає порушення поведінки в організмі. Аутизм у щурів. Пізніше, в 2013 році, дослідження біолога Саркіса Мазманяна з Каліфорнійського технологічного інституту (Caltech), опубліковане в Cell, показало, що у мишей з аутистичними розладами кишечник містив менше бактерій типу Bacteroides fragilis, ніж у звичайних мишей. Кров цих гризунів також містила велику кількість метаболіту, що продукується мікробіотою, 4EPS. Пряме введення 4EPS нормальним мишам призводило до симптомів аутизму.
У людини все набагато складніше, і існує дуже мало прямих зв'язків між мікробіотою та психічними захворюваннями. У пацієнтів з печінковою енцефалопатією, які страждають, зокрема, розладами настрою та уваги, печінка вже не здатна виконувати свою детоксикаційну функцію. Мікробіота модифікується і утворює велику кількість амонію, молекули, складеної з азоту та водню, з підкисляючими властивостями у воді. Якщо його не усунути, цей надлишок амонію потрапляє в кров пацієнта і досягає мозку. Лікування антибіотиками покращує нервово-психічні симптоми.
На початку 2000-х років клінічне дослідження показало у маленьких дітей з діагнозом аутизм, кишкова флора яких була змінена, позитивний ефект цілеспрямованого лікування антибіотиками ванкоміцином. Зовсім недавно, наприкінці 2014 року, фінська команда проаналізувала мікробіоти 72 пацієнтів, які страждають на хворобу Паркінсона. У ньому містилося набагато менше бактерій із сімейства Prevotellaceae, ніж у "контрольної" групи. .
"Мені як клініцисту ці результати цікаві", - зауважує Мішель Мейлард, гастроентеролог CHUV в Лозанні. Але ми ще далекі від можливості вилікувати пацієнтів, маніпулюючи мікробіотою. Нам потрібні більш масштабні дослідження та знання механізмів ". І Жак Шренцель додав: "Ми теж не знаємо, що таке нормальна мікробіота". У кожного кишечника в кишечнику є ряд унікальних для нього видів бактерій, який з часом еволюціонує.
Як ми могли діяти на мікробіоти? Нещодавно була доведена терапія: техніка трансплантації калу, яка полягає у заміні кишкової флори пацієнта на донорську. В даний час він використовується для лікування хворих на хронічну інфекцію, спричинену бактеріями Clostridium difficile .
Вплив пробіотиків (бактерії та дріжджі, "корисні" для мікробіоти) та пребіотиків (молекули, що відновлюють баланс мікробіоти) є напрямком досліджень, який представляє особливий інтерес для харчової промисловості. На прикладі дослідження, проведеного американськими дослідниками та фінансуваного Danone, результати якого, опубліковані в 2013 році в журналі Gastroenterology, показали жінкам, що споживання пробіотиків модифікувало активність областей мозку, задіяних в емоційному контролі.
Наші бактерії маніпулюють нами? Всі ці дослідження свідчать про те, що вони діють на наш мозок прямо чи опосередковано. Але мікробіота ще не розкрила всіх своїх секретів.
"Бактерії утворюють відходи, які можуть переходити з кишечника в кров і діяти на відстані"