Sve veća gomila dokaza ukazuje da desetine triliona mikroba koji normalno žive u našim crevima – takozvani crevni mikrobiom – imaju dalekosežne efekte na funkcionisanje našeg tela. Članovi ove mikrobne zajednice proizvode vitamine, pomažu nam u varenju hrane, sprečavaju prekomerni rast štetnih bakterija i regulišu imuni sistem, između ostalog. Sada, nova studija sugeriše da mikrobiom creva takođe igra ključnu ulogu u zdravlju našeg mozga, prema istraživačima sa Medicinskog fakulteta Univerziteta Vašington u Sent Luisu.
Studija, sprovedena na miševima, otkrila je da crevne bakterije — delom tako što proizvode jedinjenja kao što su kratkolančane masne kiseline — utiču na ponašanje imunih ćelija u celom telu, uključujući i one u mozgu koje mogu da oštete moždano tkivo i pogoršaju neurodegeneraciju u uslovima kao što je Alchajmerova bolest. bolest. Nalazi, objavljeni 13. januara u časopisu Science, otvaraju mogućnost preoblikovanja crevnog mikrobioma kao načina za sprečavanje ili lečenje neurodegeneracije.
„Mladim miševima smo davali antibiotike samo nedelju dana i videli smo trajnu promenu u njihovim crevnim mikrobiomima, njihovim imunološkim odgovorima i koliko su neurodegeneracije povezane sa proteinom zvanim tau iskusili sa godinama“, rekao je stariji autor David M. Holtzman, MD, uvaženi profesor neurologije Barbara Barton i Ruben M. Moris III. „Ono što je uzbudljivo je to što bi manipulacija mikrobiomom creva mogla biti način da se utiče na mozak bez stavljanja bilo čega direktno u mozak.“
Akumuliraju se dokazi da se mikrobiomi creva kod ljudi sa Alchajmerovom bolešću mogu razlikovati od onih kod zdravih ljudi. Ali nije jasno da li su ove razlike uzrok ili rezultat bolesti – ili oboje – i kakav efekat promena mikrobioma može imati na tok bolesti.
Da bi utvrdili da li mikrobiom creva može da igra uzročnu ulogu, istraživači su promenili mikrobiome creva kod miševa koji su predisponirani da razviju oštećenje mozga slično Alchajmerovoj i kognitivno oštećenje. Miševi su genetski modifikovani da eksprimiraju mutantni oblik humanog moždanog proteina tau, koji se nakuplja i uzrokuje oštećenje neurona i atrofiju njihovog mozga do 9. meseca starosti. Takođe su nosili varijantu ljudskog APOE gena, glavnog genetskog faktora rizika za Alchajmerovu bolest. Ljudi sa jednom kopijom varijante APOE4 imaju tri do četiri puta veće šanse da razviju bolest od ljudi sa češćom varijantom APOE3.
Zajedno sa Holtzmanom, istraživački tim je uključivao stručnjaka za mikrobiom creva i koautora Džefrija I. Gordona, doktora medicine, uglednog univerzitetskog profesora dr Roberta J. Glasera i direktora Edisonovog porodičnog centra za nauku o genomu i sistemsku biologiju; prvi autor Dong-Oh Seo, Ph.D., instruktor neurologije; i koautor Sangram S. Sisodia, Ph.D., profesor neurobiologije na Univerzitetu u Čikagu.
Kada su takvi genetski modifikovani miševi uzgajani u sterilnim uslovima od rođenja, oni nisu stekli mikrobiome creva, a njihovi mozgovi su pokazali mnogo manje oštećenja u dobi od 40 nedelja nego mozgovi miševa koji imaju normalne mikrobiome miševa.
Kada su takvi miševi uzgajani u normalnim, nesterilnim uslovima, razvili su normalne mikrobiome. Kurs antibiotika u dobi od 2 nedelje, međutim, trajno je promenio sastav bakterija u njihovim mikrobiomima. Za mužjake miševa, takođe je smanjio količinu oštećenja mozga koja su evidentna u dobi od 40 nedelja. Zaštitni efekti pomeranja mikrobioma bili su izraženiji kod mužjaka miševa koji su nosili varijantu APOE3 nego kod onih sa visokorizičnom varijantom APOE4, verovatno zato što su štetni efekti APOE4 poništili neke od zaštite, rekli su istraživači. Lečenje antibioticima nije imalo značajan uticaj na neurodegeneraciju kod ženki miševa.
„Već znamo, iz studija tumora mozga, normalnog razvoja mozga i srodnih tema, da imune ćelije u muškom i ženskom mozgu reaguju veoma različito na stimuluse“, rekao je Holcman. „Tako da nije strašno iznenađujuće da smo, kada smo manipulisali mikrobiomom, videli polnu razliku u odgovoru, iako je teško reći šta to tačno znači za muškarce i žene koji žive sa Alchajmerovom bolešću i srodnim poremećajima.“
Dalji eksperimenti su povezali tri specifične kratkolančane masne kiseline — jedinjenja koja proizvode određene vrste crevnih bakterija kao produkte njihovog metabolizma — sa neurodegeneracijom. Sve tri ove masne kiseline bile su oskudne kod miševa sa mikrobiomima creva izmenjenim tretmanom antibiotikom, i nisu se mogli detektovati kod miševa bez mikrobioma creva.
Činilo se da ove kratkolančane masne kiseline izazivaju neurodegeneraciju aktiviranjem imunih ćelija u krvotoku, koje su zauzvrat nekako aktivirale imune ćelije u mozgu da oštete moždano tkivo. Kada su sredovečni miševi bez mikrobioma hranjeni sa tri kratkolančane masne kiseline, njihove imunološke ćelije u mozgu postale su reaktivnije, a njihov mozak je pokazao više znakova oštećenja vezanih za tau.
„Ova studija može ponuditi važan uvid u to kako mikrobiom utiče na neurodegeneraciju posredovanu tau i sugeriše terapije koje menjaju crevne mikrobe koje mogu uticati na početak ili progresiju neurodegenerativnih poremećaja“, rekla je dr Linda MekGavern, direktorka programa na Nacionalnom institutu. neuroloških poremećaja i moždanog udara (NINDS), koji je obezbedio deo sredstava za studiju.
Nalazi ukazuju na novi pristup prevenciji i lečenju neurodegenerativnih bolesti modifikovanjem crevnog mikrobioma antibioticima, probioticima, specijalizovanim dijetama ili drugim sredstvima.
„Ono što želim da znam je, ako ste uzeli miševe genetski predodređene da razviju neurodegenerativne bolesti, i manipulisali mikrobiomom neposredno pre nego što životinje počnu da pokazuju znake oštećenja, da li biste mogli da usporite ili sprečite neurodegeneraciju?“ upitao Holcman. „To bi bilo ekvivalentno započinjanju lečenja kod osobe u kasnim srednjim godinama koja je još uvek kognitivno normalna, ali je na ivici razvoja oštećenja. Ako bismo mogli da započnemo lečenje na ovim tipovima genetski senzibilizovanih modela odraslih životinja pre nego što neurodegeneracija prvi put postane očigledna, i pokazati da radi, to bi mogla biti vrsta stvari koju bismo mogli testirati na ljudima.“
