Бактерії кишківника можуть прискорювати розвиток хвороби Альцгеймера – дослідження
Речовина, яку виробляють бактерії кишківника, може впливати на пам’ять і прискорювати зміни в мозку, характерні для хвороби Альцгеймера. Науковці виявили зв’язок між її підвищеним рівнем у крові та швидшим погіршенням когнітивних функцій. Експерименти на…
Речовина, яку виробляють бактерії кишківника, може впливати на пам’ять і прискорювати зміни в мозку, характерні для хвороби Альцгеймера. Науковці виявили зв’язок між її підвищеним рівнем у крові та швидшим погіршенням когнітивних функцій. Експерименти на мишах показали, як саме ця сполука може пошкоджувати нервові клітини.
Результати дослідження, опублікованого в Nature Communications, описує PsyPost. Вчені припускають, що кишкова мікробіота може відігравати активнішу роль у розвитку нейродегенеративних захворювань, ніж вважалося раніше.
СТАН У TELEGRAM Що відбувається з вами всерединіЯка речовина пов’язана з розвитком хвороби Альцгеймера
У центрі дослідження опинився імідазолпропіонат — сполука, яку виробляють певні кишкові бактерії під час розщеплення гістидину. Це амінокислота, що міститься в багатьох звичайних продуктах харчування.
Кишкові бактерії утворюють різні речовини в процесі перетравлення їжі. Частина цих сполук потрапляє в кров і може впливати на роботу інших органів, включно з мозком.
Раніше підвищений рівень імідазолпропіонату пов’язували з метаболічними порушеннями, серед яких цукровий діабет другого типу та серцево-судинні захворювання.
Оскільки метаболічні порушення також пов’язані з ризиком деменції, дослідники вирішили перевірити, чи може ця речовина безпосередньо впливати на процеси, характерні для хвороби Альцгеймера.
Що показало дослідження майже 1200 людей
Науковці з Університету Вісконсину в Медісоні проаналізували зразки крові майже 1200 людей старшого віку. Більшість учасників на початку дослідження не мали діагностованих когнітивних порушень.
Дослідники виміряли концентрацію імідазолпропіонату в крові та порівняли її з результатами тестів на пам’ять, мислення й виконавчі функції — здатність планувати, контролювати поведінку та ухвалювати рішення.
Люди з найвищими рівнями цієї речовини демонстрували гірші результати когнітивних тестів уже на початку спостереження.
Під час подальших обстежень у них також швидше погіршувалися пам’ять і виконавчі функції. За статистичними моделями, когнітивні показники групи з високим рівнем імідазолпропіонату досягали нижчих значень приблизно на 15–18 років раніше, ніж у групі з низьким рівнем.
Це не означає, що речовина прискорює старіння мозку на 15–18 років у кожної людини. Йдеться про різницю між траєкторіями когнітивних показників у досліджуваних групах.
Під час аналізу вчені враховували вік, стать, індекс маси тіла та генетичний варіант APOE, пов’язаний із ризиком хвороби Альцгеймера.
Як кишкові бактерії можуть впливати на мозок
Дослідники також перевірили біомаркери хвороби Альцгеймера в крові та спинномозковій рідині учасників.
Вищий рівень імідазолпропіонату був пов’язаний із показниками, що відображають патологічні зміни тау-білка, а також із підвищенням рівня легкого ланцюга нейрофіламентів — білка, який може потрапляти в біологічні рідини під час пошкодження нервових клітин.
Окремо вчені дослідили кишкову мікробіоту 294 учасників. Вони шукали бактеріальний ген urdA, необхідний для вироблення ферменту, який бере участь в утворенні імідазолпропіонату.
Цей ген виявили в кількох групах бактерій, включно з окремими представниками роду Streptococcus.
Більша кількість бактерій із таким геном була пов’язана з гіршими результатами когнітивних тестів і підвищеними біомаркерами хвороби Альцгеймера.
Отримані дані свідчать, що значення може мати не лише загальний склад кишкової мікробіоти, а й здатність конкретних бактерій виробляти певні речовини.
Що вчені виявили під час експериментів на мишах
Щоб перевірити, чи може імідазолпропіонат безпосередньо впливати на мозок, науковці провели експерименти на двох моделях мишей із генетичною схильністю до змін, характерних для хвороби Альцгеймера.
Одну модель використовували для дослідження накопичення амілоїдних бляшок, іншу — для вивчення патологічних змін тау-білка.
Протягом кількох місяців тварини отримували імідазолпропіонат із питною водою.
У мишей, схильних до накопичення амілоїду, вчені виявили більшу кількість амілоїдних бляшок у мозку порівняно з контрольною групою.
У другій моделі речовина посилювала запальні процеси та спричиняла надмірну активність астроцитів — клітин, які підтримують роботу нейронів і беруть участь у реакції нервової системи на пошкодження.
Додатковий аналіз тканин мозку показав підвищення рівня білків, пов’язаних із руйнуванням структур нервових волокон.
Ці результати підтвердили, що імідазолпропіонат може не лише супроводжувати нейродегенеративні процеси, а й посилювати окремі патологічні зміни в експериментальних умовах.
Як речовина з кишківника потрапляє до мозку
Мозок захищений гематоенцефалічним бар’єром — системою клітин, яка контролює проникнення речовин із крові до нервової тканини.
Науковці перевірили, чи може імідазолпропіонат впливати на цей захисний механізм.
Під час лабораторного експерименту речовина знижувала електричний опір шару клітин кровоносних судин людського мозку. Це свідчило про порушення бар’єрної функції.
Подібний ефект виявили й у мишей. Після введення спеціального барвника в кров він проникав у тканини мозку тварин, які отримували імідазолпропіонат.
Отже, сполука може підвищувати проникність гематоенцефалічного бар’єра. Через це речовини, які зазвичай залишаються в крові, отримують більше можливостей потрапляти до мозкової тканини.
Проте дослідники ще не встановили, наскільки вираженим є цей механізм у людей за звичайних умов.
Чому імідазолпропіонат може пошкоджувати нейрони
На останньому етапі вчені дослідили вплив речовини безпосередньо на нейрони мишей, вирощені в лабораторії.
Після контакту з імідазолпропіонатом у клітинах швидко накопичувалися патологічно змінені форми тау-білка.
Тау-білок у нормі допомагає підтримувати внутрішню структуру нейронів. За хвороби Альцгеймера він може зазнавати патологічних змін і формувати скупчення, які порушують роботу нервових клітин.
Дослідники перевірили роль ферменту GSK3β, який бере участь у фосфорилюванні тау-білка.
Коли активність цього ферменту блокували спеціальним інгібітором, негативний ефект імідазолпропіонату на тау-білок повністю зникав.
Це допомогло визначити один із можливих молекулярних механізмів, через які речовина кишкового походження може впливати на розвиток нейродегенеративних змін.
Чи можна знизити ризик Альцгеймера, змінивши харчування
Попри результати дослідження, науковці поки що не можуть рекомендувати конкретну дієту для зниження рівня імідазолпропіонату.
Сполука утворюється під час бактеріального метаболізму гістидину, але це не означає, що потрібно обмежувати продукти, які містять цю амінокислоту.
Вироблення речовини залежить від особливостей кишкової мікробіоти, а не лише від кількості гістидину в раціоні.
Також дослідження не перевіряло, чи можуть пробіотики, пребіотики або інші способи зміни кишкової мікробіоти знижувати ризик хвороби Альцгеймера.
Автори припускають, що в майбутньому можна буде розробити методи, спрямовані на зменшення утворення імідазолпропіонату. Проте ефективність і безпечність таких підходів ще потрібно дослідити.
Які обмеження має дослідження
Зв’язок між рівнем імідазолпропіонату та погіршенням когнітивних функцій у людей встановили за допомогою спостереження. Тому ці результати самі по собі не доводять, що речовина спричиняє хворобу Альцгеймера.
Додатковий генетичний аналіз підтримав припущення про можливий причинний зв’язок. Проте його також необхідно підтвердити іншими методами.
Експерименти на тваринах проводили лише на самцях мишей. Крім того, вони отримували готову речовину з питною водою, що не повністю відтворює її природне утворення кишковими бактеріями.
Дослідникам ще потрібно перевірити, чи виникають подібні ефекти в самок і наскільки отримані результати можна перенести на людей.
Найголовніше — дослідження не довело, що зниження рівня імідазолпропіонату запобігає деменції або сповільнює її перебіг.
Що означає відкриття для дослідження хвороби Альцгеймера
Результати свідчать, що кишкові бактерії можуть впливати на мозок через речовини, які потрапляють у кров.
Імідазолпропіонат виявився пов’язаним із гіршими когнітивними показниками в людей, а в експериментах на мишах посилював накопичення амілоїду, запалення та патологічні зміни тау-білка.
Якщо ці механізми підтвердяться в подальших дослідженнях, імідазолпропіонат може стати новою мішенню для розроблення методів профілактики або лікування хвороби Альцгеймера.
Поки що це відкриття допомагає краще зрозуміти можливий зв’язок між кишковою мікробіотою та нейродегенерацією, але не змінює рекомендацій щодо профілактики деменції.
