Побочные продукты жизнедеятельности микрофлоры кишечника попадают в кровоток и циркулируют в нём, регулируя физиологические процессы организма, включая иммунитет, обмен веществ и функции мозга.
Ученые из Института Пастера (Université Paris Cité), Inserm и CNRS обнаружили, что гипоталамические нейроны у животных прямо обнаруживают изменения бактериальной активности в кишечнике и соответственно адаптируют аппетит и температуру тела.
Результаты этого исследования демонстрируют, что происходит"прямой диалог" между микрофлорой кишечника и головным мозгом. Это открытие может привести к новым терапевтическим подходам для борьбы с метаболическими нарушениями, такими как диабет и ожирение. Результаты исследования были опубликованы в Журнале Science.
Кишечник - самый большой резервуар бактерий в организме. Постоянно растет количество доказательств о степени взаимозависимости между организмом хозяина и их кишечной микрофлорой, что подчеркивает важность оси кишечник-мозг. В Институте Пастера нейробиологи из отдела восприятия и памяти (Institut Pasteur/CNRS), иммунобиологи из отдела микроокружения и иммунитета (Institut Pasteur/Inserm) и микробиологи из отдела биологии и генетики бактериальной клеточной стенки (Institut Pasteur/CNRS/Inserm) поделились своими результатами исследования по обнаружению того, как бактерии в кишечнике прямо контролируют активность определенных нейронов в головном мозге.
Ученые сосредоточились на рецепторе NOD2 (домен олигомеризации нуклеотидов), который находится внутри иммунных клеток. Этот рецептор обнаруживает присутствие муропептидов, которые являются строительными блоками бактериальной клеточной стенки.
Более того, ранее было установлено, что варианты гена NOD2 (полиморфизмы/SNP), кодирующего одноименный рецептор NOD2, связаны с расстройствами пищеварения, включая болезнь Крона, а также с неврологическими заболеваниями и расстройствами настроения.
Однако этих данных было недостаточно, чтобы продемонстрировать прямую связь между активностью нейронов в головном мозге и бактериальной активностью в кишечнике. И такая связь была выявлена консорциумом ученых в их новом исследовании.
Используя методы визуализации головного мозга, ученые первоначально наблюдали, что рецептор NOD2 у мышей экспрессируется нейронами в разных областях мозга, и в частности, в области, известной как гипоталамус. Впоследствии они обнаружили, что электрическая активность этих нейронов подавляется, когда они вступают в контакт с бактериальными муропептидами из кишечника.
"Муропептиды в кишечнике, крови и мозге считаются маркерами распространения бактерий в кишечнике и проникновения в кровоток их продуктов жизнедеятельности", - объясняет Иво Г. Бонека, руководитель отдела биологии и генетики бактериальной клеточной стенки Института Пастера (CNRS/Inserm).
И наоборот, если рецептор NOD2 отсутствует или количество этого рецептора недостаточна, то эти нейроны больше не подавляются муропептидами. Следовательно, мозг теряет контроль над потреблением пищи и над поддержанием нужной температуры тела. Мыши набирают вес и становятся более восприимчивы к развитию диабета 2-го типа. Этот эффект особенно ярко проявляется у пожилых женщин.
В этом исследовании ученые продемонстрировали удивительный факт, что нейроны воспринимают бактериальные муропептиды напрямую, в то время как ранее считалось, что эта задача в первую очередь возложена на иммунные клетки.
"Мы были очень удивлены тем фактом, что бактериальные продукты действуют непосредственно на такой стратегический мозговой центр, как гипоталамус, который, как известно, управляет жизненно важными функциями, такими как температура тела, размножение, голод и жажда", - комментирует Пьер-Мари Лледо, ученый из CNRS и руководитель Отдела восприятия и памяти Института Пастера.
Таким образом, нейроны в головном мозге, по-видимому, обнаруживают бактериальную активность (пролиферацию и гибель) как прямой показатель воздействия потребления пищи на кишечную экосистему.
"Чрезмерное потребление определенной пищи может стимулировать непропорциональный рост определенных бактерий или других патогенов, тем самым ставя под угрозу баланс кишечной микрофлоры", - отметил Жерар Эберль, руководитель отдела микроокружения и иммунитета Института Пастера (Inserm).
Влияние нейропептидов на гипоталамические нейроны и общий метаболизм организма поднимает вопросы об их потенциальной роли в других функциях мозга и может помочь нам понять связь между определенными заболеваниями мозга и генетическими вариантами NOD2.
Это исследование открывает путь для новых междисциплинарных проектов на границе между неврологией, иммунологией и микробиологией и, в конечном счете, для новых терапевтических подходов для лечения заболеваний головного мозга и метаболических нарушений таких как диабет и ожирение.
Источник информации: https://www.science.org
ЕЩЕ БОЛЬШЕ ПОЛЕЗНОЙ ИНФОРМАЦИИ О МИКРОФЛОРЕ КИШЕЧНИКА
Если вам понравилась статья - поставьте "лайк" или поделитесь этой информацией со своими друзьями.