Как бактерии кишки связаны с двигательными навыками в Parkinson's

Ученые впервые обнаружили функциональную связь между бактериями в кишечнике и болезнью Паркинсона.

Изменения в составе популяций бактерий кишки (или, возможно, самих кишечных бактерий) активно способствуют и могут даже приводить к ухудшению моторных навыков, которые являются отличительной чертой этого заболевания. По словам исследователей, результаты исследования имеют глубокие последствия для лечения паркинсонов.

Болезнь Паркинсона поражает 1 миллион человек в США и до 10 миллионов во всем мире, что делает его вторым по распространенности нейродегенеративным заболеванием. Характерные особенности включают тремор и затруднения при ходьбе, агрегацию белка альфа-синуклеина (?Syn) в клетках головного мозга и кишечника, а также присутствие воспалительных молекул, называемых цитокинами, в мозге. Кроме того, у 75 процентов людей с этим заболеванием наблюдаются желудочно-кишечные нарушения, в первую очередь запоры.

«Кишка является постоянным домом для разнообразного сообщества полезных и иногда вредных бактерий, известных как микробиома, которые важны для развития и функционирования иммунной и нервной систем», - говорит Саркис Мазманян, профессор микробиологии Калифорнийского института Технологии.

«Примечательно, что 70 процентов всех нейронов периферической нервной системы, то есть не мозга или спинного мозга, находятся в кишечнике, а нервная система кишечника напрямую связана с центральной нервной системой через блуждающий нерв. Поскольку проблемы ГИ часто предшествуют двигательным симптомам на многие годы, и поскольку большинство случаев ФП вызваны факторами окружающей среды, мы предположили, что бактерии в кишечнике могут способствовать ПД ».


графика подписки внутри себя


Мыши без микробов

Чтобы проверить это, исследователи использовали мышей, которые производят ?Syn и проявляют симптомы болезни Паркинсона. У одной группы мышей был сложный консорциум кишечных бактерий; остальные, называемые стерильными мышами, были выращены в полностью стерильной среде и, следовательно, не имели кишечных бактерий. Исследователи попросили обе группы мышей выполнить несколько задач для измерения их двигательных навыков, таких как бег по беговой дорожке, пересечение балки и спуск с шеста. Мыши без микробов показали себя значительно лучше, чем мыши с полным микробиомом.

«Это был момент« эврики ».

«Это был момент« эврики », - говорит Тимоти Сампсон, докторант по биологии и биологической инженерии, и первый автор статьи в журнале Ячейка. «Мыши были генетически идентичны; обе группы зарабатывали слишком много ?Syn. Единственная разница заключалась в наличии или отсутствии кишечной микробиоты. Как только вы удалите микробиом, у мышей появятся нормальные двигательные навыки, даже несмотря на перепроизводство ?Syn».

«Все три отличительные черты Parkinson's исчезли в моделях, свободных от бактерий», - говорит Сампсон. «Теперь мы были совершенно уверены, что кишечные бактерии регулируют и даже требуют симптомов ПД. Итак, мы хотели знать, как это происходит ».

Закрыл цикл

Когда кишечные бактерии разрушают пищевые волокна, они продуцируют молекулы, называемые короткоцепочечными жирными кислотами (SCFA), такие как ацетат и бутират. Предыдущие исследования показали, что эти молекулы также могут активировать иммунные реакции в головном мозге.

Итак, исследователи предположили, что дисбаланс уровней SCFAs регулирует воспаление головного мозга и другие симптомы БП. Действительно, когда мышам, свободным от микробов, давали SCFAs, клетки, называемые микроглией, которые представляют собой иммунные клетки, находящиеся в мозге, активировались. Такие воспалительные процессы могут привести к нарушению работы нейронов или даже их гибели. Фактически, у стерильных мышей, получавших SCFAs, теперь наблюдались двигательные нарушения и агрегация ?Syn в областях мозга, связанных с болезнью Паркинсона.

В заключительном эксперименте Мазманиан и его группа сотрудничали с гастроэнтерологом из Университета Раша в Чикаго Али Кешаварзяном, чтобы получить фекальные образцы у пациентов с ПД и от здорового контроля. Образцы микробиомов человека трансплантировали в бессемейных мышей, которые затем удивительно начали проявлять симптомы ПД. Эти мыши также показали более высокие уровни SCFA в их фекалиях. Трансплантированные образцы фекалий у здоровых людей, напротив, не вызывали симптомов PD, в отличие от мышей, укрывающих кишечные бактерии у пациентов с PD.

«Это действительно закрыло цикл для нас», - говорит Мазман. «Данные свидетельствуют о том, что изменения микроорганизмов кишечника скорее всего являются следствием ПД. Это провокационная находка, которая нуждается в дальнейшем изучении, но тот факт, что вы можете пересадить микробиом от людей к мышам и симптомы переноса, говорит о том, что бактерии являются основным источником болезней ».

Выводы имеют важные последствия для лечения паркинсона, говорят исследователи.

«Для многих неврологических состояний традиционный подход к лечению заключается в том, чтобы получить лекарство в мозг. Однако, если PD действительно вызвано не только изменениями в мозге, но вместо этого изменениями в микробиоме, вам просто нужно будет вводить наркотики в кишечник, чтобы помочь пациентам, что намного легче сделать », - говорит Мазман.

Такие препараты могут быть разработаны для модуляции уровней SCFA, доставки полезных пробиотиков или удаления вредных организмов. «Эта новая концепция может привести к более безопасной терапии с меньшим количеством побочных эффектов по сравнению с современными методами лечения».

Финансирование осуществлялось Фондом Ларри Л. Хиллблома, Фондом Кнута и Элиса Валленберга, Шведским исследовательским советом, г-ном и миссис Ларри Филд, Научно-исследовательским институтом наследия и Национальными институтами здравоохранения.

Источник: Калифорнийский технологический институт

Похожие книги:

at Внутренний рынок самовыражения и Amazon