Бактерии из кишечника проникают в мозг мыши на высокожировой диете
Микробиом кишечника влияет на мозг через несколько взаимодополняющих механизмов - иммунные, нейроэндокринные и нейрональные пути, а также через метаболиты и токсины. При этом важную роль играет состояние кишечного барьера: его повышенная проницаемость может позволять бактериальным продуктам, а потенциально и самим микроорганизмам, выходить за пределы кишечника. Ранее было показано, что высокожировая диета меняет состав микробиоты и увеличивает проницаемость кишечника, однако оставался открытым вопрос, может ли это приводить к прямому попаданию бактерий в мозг.
В серии экспериментов на мышах исследователи из США проверили эту гипотезу, используя как модели заболеваний, так и здоровых животных. Ключевой моделью стали мыши Mdr2-/- - классическая модель холестатического поражения печени с нарушением желчеоттока и исходным дисбиозом. Уже через 9 дней на высокожировой диете у этих животных происходили выраженные изменения микробиоты: увеличивалась доля Staphylococcaceae, Bacteroidaceae и Akkermansiaceae и резко снижалась доля Lactobacillaceae, параллельно возрастала проницаемость кишечного барьера, в том числе за счет снижения числа бокаловидных клеток слизистой подвздошной кишки.
На этом фоне авторы провели системный поиск бактерий в различных органах. В отличие от легких, сердца, почек, селезенки и крови, где бактерии не обнаруживались, небольшое, но воспроизводимое их количество выявлялось в ткани мозга. Важно, что речь не шла о классической инфекции: бактерии отсутствовали в ликворе и оболочках мозга, а их количество было крайне низким. Среди идентифицированных микроорганизмов преобладали Staphylococcus xylosus, Staphylococcus sciuri и Enterococcus faecalis - те же таксоны, которые обнаруживались в кишечнике этих же животных.
Для подтверждения кишечного происхождения бактерий был использован геномный анализ: полногеномное секвенирование показало практически полное совпадение изолятов из кишечника и мозга (ANI ra_99,99%), что фактически указывает на их общий источник. Дополнительное подтверждение было получено в экспериментах с моноколонизацией: после введения меченого штамма Enterobacter cloacae он обнаруживался в мозге части животных, но только при наличии повышенной проницаемости кишечника - одного факта колонизации кишечника оказалось недостаточно.
Отдельное внимание уделили возможному пути транслокации. Бактерии последовательно выявлялись сначала в блуждающем нерве, а затем в мозге, что позволило предположить нейрональный транспорт. При частичной ваготомии бактериальная нагрузка в мозге снижалась примерно в 20 раз, а в ряде случаев бактерии не обнаруживались вовсе. При этом системного распространения через кровь не наблюдалось: бактерии отсутствовали в кровотоке и других органах, а проницаемость гематоэнцефалического барьера не увеличивалась. В совокупности это делает гематогенный путь маловероятным и указывает на возможную роль блуждающего нерва, хотя окончательно этот механизм не доказан.
Манипуляции с микробиотой дополнительно подтвердили связь «кишечник - мозг». При применении антибиотиков изменялся состав кишечных бактерий, и это отражалось на спектре микроорганизмов, обнаруживаемых в мозге: снижение доли Staphylococcus сопровождалось появлением других видов, например Paenibacillus cineris, который при этом не выявлялся в крови или других органах. Аналогичные, хотя и менее выраженные, результаты были получены и у мышей дикого типа C57BL/6, что говорит о воспроизводимости феномена вне специфической модели холестаза.
Интересно, что процесс оказался динамическим и обратимым. После возврата с высокожировой на обычную диету проницаемость кишечного барьера постепенно снижалась (в течение 2-4 недель), и параллельно исчезали бактерии из мозга. Это указывает на прямую зависимость наблюдаемого феномена от состояния кишечного барьера и состава микробиоты.
Наконец, авторы сопоставили полученные данные с моделями нейродегенеративных заболеваний (болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, расстройства аутистического спектра). В этих моделях также наблюдался дисбиоз, и даже без диетической интервенции в мозге выявлялось небольшое количество бактерий, совпадающих с кишечными, что согласуется с ранее обсуждаемой ролью оси «кишечник–мозг» в патогенезе этих состояний.
В целом работа демонстрирует принципиально важное наблюдение: при нарушении барьерной функции кишечника возможно попадание небольшого количества кишечных бактерий в мозг, вероятно, по нейрональному пути, без участия кровотока и без признаков классической инфекции. При этом речь идет о крайне низкой бактериальной нагрузке и экспериментальных моделях, что требует осторожности при интерпретации и не позволяет напрямую экстраполировать результаты на человека, однако существенно расширяет представления о механизмах взаимодействия микробиоты и центральной нервной системы.
Источник: https://pcr.news/novosti/bakterii-iz-kishechnika-pronikayut-v-mozg-myshi-na-vysokozhirovoy-diete/