Когда Сьерра Симпсон училась в колледже, она целый год болела повторяющимися лихорадками и рвотой. Ее доктора не могли понять, что у нее было. Подозревая бактериальную инфекцию, они пытались лечить ее высокими дозами антибиотиков.
«Оказалось, что у меня малярия и мне нужно другое лечение», - сказал Симпсон. «Но к тому времени антибиотики смешались с моим животом, и я почувствовал себя более обеспокоенным, чем раньше».
Антибиотики убивают болезнетворные бактерии, но они также уничтожают многие полезные бактерии, живущие в нашем кишечнике, побочный эффект которого связан с рядом долговременных проблем со здоровьем. Этот опыт послужил стимулом для интереса Симпсона к науке о микробиомах и оси кишечника-мозга - изучению того, как бактерии, вирусы и другие микробы, живущие в нашем организме, влияют на наше физическое и психическое благополучие.
Будучи теперь здоровым аспирантом, Симпсон сначала работал над методами визуализации молекул в мозге. Но она не могла поколебать свой интерес к кишечному микробиому и его связи с мозгом.
«Итак, однажды Сьерра просто заходит в мою лабораторию и спрашивает меня, заинтересован ли я в изучении потенциальных связей между кишечным микробиомом и тем, что обычно изучает моя лаборатория - злоупотреблением наркотиками и наркоманией», - сказал Оливье Джордж, доктор философии, доцент психиатрии в Калифорнийском медицинском университете Сан-Диего. «Сначала я неохотно. В конце концов, я подумал, что если бы там было что-то, кто-то уже открыл бы это. Но мы решили попробовать».
В исследовании, опубликованном 27 апреля 2020 года в eNeuro , Симпсон, Джордж и его команда обнаружили, что микробиом кишечника влияет на характер активации в мозгу крысы во время опиоидной зависимости и абстиненции.
«Как вы часто делаете в науке, мы сначала разбили проблему молотком, чтобы увидеть, как система сломалась, а затем отошли назад», - сказал Симпсон.
Под этим она подразумевает, что для определения того, влияет ли кишечный микробиом на наркоманию, сначала необходимо сравнить организм с нормальным кишечным микробиомом с организмом без него. Для этого исследователи дали крысам антибиотики, которые истощали 80 процентов их кишечных микробов. Все крысы - с кишечными микробами и без них - зависели от рецептурного опиоидного обезболивающего оксикодона. Затем некоторые крысы из каждой группы уходили в отход.
«Для меня самым удивительным было то, что на поверхности все крысы казались одинаковыми», - сказал Джордж. «Не было каких-либо серьезных изменений в обезболивающем действии опиоидов или симптомов отмены или другого поведения между крысами с кишечными микробами и без них».
Только когда команда посмотрела на мозг крыс, они увидели значительную разницу. Типичная схема рекрутирования нейронов в различные части мозга во время интоксикации и абстиненции была нарушена у крыс, которых лечили антибиотиками, и, таким образом, им не хватало большинства кишечных микробов. В частности, во время интоксикации у крыс с истощенными кишечными микробами было больше активированных нейронов в областях мозга, которые регулируют стресс и боль (периакедуктальный серый, locus coeruleus) и в областях, вовлеченных в опиоидную интоксикацию и абстиненцию (центральная миндалина, базолатеральная миндалина). Во время абстиненции у истощенных микробами крыс было меньше активированных нейронов в центральной миндалине по сравнению с крысами с нормальными кишечными микробиомами.
«Много месяцев считалось с черными точками», - сказал Симпсон. «Но в конце концов стало ясно, что, по крайней мере, у крыс кишечные микробы изменяют реакцию мозга на наркотики».
Этот сдвиг может повлиять на поведение, пояснила она, поскольку уменьшение количества нейронов, набираемых в центральной миндалине, может привести к уменьшению симптомов абстиненции, что, в свою очередь, может привести к более высокому риску злоупотребления наркотиками.
Теперь команда Джорджа расширяет свои исследования, чтобы включить крыс, которые самостоятельно вводят оксикодон, и беспородных крыс, которые более генетически разнообразны. Они также ищут микробные или химические сигнатуры у крыс, которые могли бы указать, какие из них более подвержены зависимости, как с кишечными микробами, так и без них.
Кроме того, исследователи собирают данные о микробиомах человека, в том числе о потребителях опиоидов и антибиотиков, чтобы определить, соответствуют ли они тенденциям, аналогичным тем, которые наблюдались у крыс.
«Мало того, что это исследование предполагает, что кишечные микробы могут играть роль в наркомании, если мы обнаруживаем аналогичные эффекты у людей, это может изменить наше представление о совместном назначении антибиотиков и болеутоляющих средств, например, когда человек подвергается операции». Джордж сказал. «То, как воздействуют на кишечные микробы человека, может сделать его более или менее чувствительным к опиоидам. Теперь ключом будет поиск биомаркеров, чтобы мы могли предсказать, как человек отреагирует, прежде чем мы будем их лечить».
Что касается Симпсона, она получила докторскую степень всего полторы недели назад, после того, как успешно защитила свою диссертацию - представив результаты своих исследований ее консультативному комитету, семье и друзьям во время укрытия на месте во время пандемии COVID-19. Затем Симпсон обратит свое внимание на начинающую компанию, которую она основывает, для дальнейшего продвижения и коммерциализации результатов своих исследований.
