«Другие исследовательские группы пытаются использовать лекарства или электрическую стимуляцию мозга как способ обратить вспять некоторые поведенческие симптомы, связанные с нарушениями развития нервной системы, — но здесь у нас, возможно, есть новый подход», — говорит старший автор исследования Мауро Коста-Маттиоли. нейробиолог в Медицинском колледже Бейлора. «Будет ли это эффективным для людей, мы пока не знаем, но это чрезвычайно интересный способ воздействия на мозг из кишечника».Вдохновением для написания статьи послужили эпидемиологические исследования на людях, которые показали, что материнское ожирение во время беременности может увеличить риск развития у детей нарушений психического развития, включая РАС. Кроме того, некоторые люди с РАС также сообщают о повторяющихся желудочно-кишечных проблемах.
С появлением новых исследований, показывающих, как диета может изменить микробиом кишечника и как кишечные микробы могут влиять на мозг, Коста-Маттиоли и его соавторы заподозрили связь.Для начала исследователи скармливали примерно 60 самкам мышей диету с высоким содержанием жиров, которая была грубым эквивалентом постоянного употребления фаст-фуда несколько раз в день. Они ежедневно разводили мышей и ждали, когда они родят детенышей.
Потомство оставалось со своей матерью в течение трех недель, а затем было переведено на нормальную диету. Через месяц у этого потомства обнаружились поведенческие дефекты, например, они меньше времени проводили в контакте со своими сверстниками и не вступали в общение.
«Сначала мы хотели выяснить, есть ли разница в микробиоме потомства мышей, получавших нормальную диету, от потомства матерей, получавших диету с высоким содержанием жиров. Поэтому мы использовали секвенирование гена 16S рибосомной РНК для определения бактериального состава «Мы обнаружили явное различие в микробиоте двух групп материнского рациона», — говорит первый автор исследования Шелли Баффингтон, научный сотрудник лаборатории Коста-Маттиоли. «Данные секвенирования были настолько последовательными, что, глядя на микробиом отдельной мыши, мы могли предсказать, будет ли нарушено ее поведение».
Затем Баффингтон проверил, были ли специфические различия в микробиоме причинными факторами, лежащими в основе социальных нарушений у потомков матерей, питавшихся диетой с высоким содержанием жиров. Поскольку мыши едят экскременты друг друга, исследователи разместили животных вместе, чтобы они могли получать микробиоту от своих товарищей по клетке. Когда трехнедельных мышей, рожденных от матерей на диете с высоким содержанием жиров, были соединены с нормальными мышами, полное восстановление микробиома кишечника и одновременное улучшение поведения наблюдались в течение четырех недель. Исследователи пришли к выводу, что один или несколько полезных видов бактерий могут иметь важное значение для нормального социального поведения.
Эксперименты по пересадке фекалий на мышах без микробиоты (мыши без микробов) предоставили причинно-следственные доказательства того, что несбалансированная микробная экология у мышей, рожденных от матерей на диете с высоким содержанием жиров, ответственна за их социальный дефицит.Затем исследователи хотели узнать конкретные виды бактерий, которые могут влиять на социальное поведение мышей.
Полногеномное секвенирование выявило один тип бактерий, Lactobacillus reuteri, количество которых в микробиоме мышей, рожденных от матерей на диете с высоким содержанием жиров, сократилось более чем в девять раз.«Мы культивировали штамм Lactobacillus (L.) reuteri, первоначально выделенный из грудного молока человека, и вводили его в воду потомков с высоким содержанием жиров.
Мы обнаружили, что лечение этим единственным штаммом бактерий помогло спасти их социальное поведение, "- говорит Баффингтон. Другое связанное с РАС поведение, такое как тревога, не было восстановлено восстановлением бактерий.
Интересно, что авторы обнаружили, что L. reuteri также способствует выработке «гормона связи» окситоцина, который, как известно, играет решающую роль в социальном поведении и связан с аутизмом у людей.Авторы задались вопросом, была ли схема вознаграждения у социально ослабленных мышей дисфункциональной. «Мы обнаружили, что в ответ на социальное взаимодействие наблюдалось отсутствие синаптической потенциации в ключевой области мозга, которая дает вознаграждение, что можно было наблюдать у нормальных контрольных мышей», — говорит Коста-Маттиол. «Когда мы вернем бактерии потомству с высоким содержанием жиров, мы также сможем восстановить изменения синаптической функции в цепи вознаграждения».
Исследователи полагают, что их работа, в которой используются виды человеческих бактерий для повышения уровня окситоцина и улучшения социальных поведенческих дефицитов у дефицитных мышей, может быть исследована как пробиотическое вмешательство для лечения нарушений нервного развития у людей. «Вот куда нас неожиданно ведет наука. Мы потенциально можем увидеть, как этот тип подхода развивается довольно быстро не только для лечения РАС, но и для других расстройств нервного развития; во всяком случае, это мое внутреннее ощущение», — говорит Коста-Маттиоли.