Имат ли чревните бактерии нещо общо с аутизма Здравна индустрия BW
Основна навигация
Хората с аутизъм имат различни микроорганизми в червата си, отколкото неаутистите. Изследователите подозират, че нарушената чревна флора участва в нарушения на мозъчното развитие като аутизъм. Появяващото се ново поле на метапротеомиката може да хвърли малко светлина в тъмнината. Екип, ръководен от проф. Д-р Борис Мачек от Тюбинген изследва бактериалния пул в изпражненията на мишки с аутистично поведение.
Съвсем наскоро изследователите показват, че мишките, които не съдържат микроби, развиват аутистични симптоми при трансплантация на изпражнения от хора с аутизъм 1. И обратно, при първо малко проучване, чревната флора от изпражненията на здрави хора изглежда облекчава поведенческите разстройства и често срещаните стомашно-чревни оплаквания на деца аутисти 2. Дори тези резултати, които тепърва трябва да бъдат потвърдени, са обещаващи: „Все още не знаем какво точно влияние може да окаже чревната флора върху симптомите на молекулярно ниво“, казва Борис Мачек, ръководител на Proteom Centrum Tübingen (PCT).
Отдавна е известно, че чревният микробиом с всички бактерии и други микроорганизми, които колонизират червата, разделя несмилаема храна, укрепва имунната система и предпазва от патогени. Това, че чревните жители комуникират и с мозъка, е сравнително ново откритие. Чревните бактерии отделят метаболитни продукти, активират или инхибират възпалителните процеси и дори произвеждат невротрансмитери. Тогава жицата към мозъка вероятно преминава през кръвния поток, имунната система и нервния сплит, който заобикаля червата 3 .
Червата са по-пропускливи за бактериални вещества
Променената чревна флора при хора с тенденция към разстройства от аутистичния спектър може да доведе до по-голяма пропускливост на червата им за бактериални вещества 4. Според една от хипотезите това може да доведе до подсъзнателно хронично възпаление в червата, но също и в мозъка. Това от своя страна може да повлияе на ранното развитие и тежестта на симптомите на аутизъм, като неспособността да се формират социални връзки или стереотипно поведение. Такова възпаление вече е демонстрирано при нарушения в развитието като аутизъм.
Macek и изследователи от Англия, Франция и Испания стигнаха до дъното на тази хипотеза в проекта на ЕС mNeuroINF в модели на мишки. Екипът на Macek анализира метапротеома от изпражненията на мишките, т.е. цялостта на всички микробни протеини в изпражненията. Мишките са синдром на Даун и синдром на крехък X, при които мозъчното развитие също е нарушено поради определени генетични дефекти и които имат паралел с аутизма.
Мишките, но и хората с тези дефекти, показват аутистично поведение, променена чревна флора и възпаление на мозъка в допълнение към симптомите, специфични за въпросното заболяване. „Няма много модели мишки за аутизъм“, обяснява изборът Мачек. Не всички аутизми са еднакви, а по-скоро спектър от нарушения с различно изразени симптоми. Нещо подобно е трудно да се пресъздаде, ако все още не знаете причините.
Глутаматът може да попречи на развитието на мозъка
Независимо от това, базираните в Тюбинген изследователи направиха интересно откритие, което би могло да се приложи и при аутизъм: „В случай на мишки със синдром на Даун, в сравнение с нормално развитите мишки, видяхме, че ензимите, които произвеждат глутамат, са регулирани нагоре и ензимите, които разграждат глутамата, са понижени са “, казва Мачек. Това се вписва в предишно проучване, установило, че децата с аутизъм имат повишени нива на глутамат в кръвта 5. Глутаматът е важен възбуждащ невротрансмитер в мозъка, но уврежда нервните клетки в големи количества и се обсъжда като възможна причина за нарушения на развитието на невроните.
Изследователите на протеомите не откриха никакви преки доказателства за нерегулирани протеини, които играят роля в имунния отговор в нито една от пробите на изпражненията от двата модела мишки. Използвайки клетъчни култури обаче, те успяха да покажат, че микробните метаболитни продукти от червата определено могат да повлияят на възпалението на мозъка. Например триметиламинът, който често се произвежда, когато храната се разгражда от чревни микроби и също е открит в мозъка, инхибира възпалението в някои имунни клетки в мозъка. Отделните части от пъзела все още не дават цялостна картина на молекулярните пътища, през които чревният микробиом влияе върху нарушенията на мозъчното развитие. Но те показват, че изследователите може да са на прав път. Понастоящем партньорите по проекта са в процес на публикуване на своите резултати.
След това обаче изследователите трябва да докажат, че глутаматът и триметиламинът всъщност идват от чревни бактерии. „Не е толкова лесно, защото метаболизмът на хората или в случая с мишката също произвежда глутамат“, казва Мачек. Същото може да се отнася и за триметиламин. Ако доказателствата са успешни при експерименти с животни, резултатите при хора все още предстои да бъдат потвърдени.
Метапротеомиката допълва метагеномиката
Що се отнася до разкриването на ролята на чревния микробиом при заболяванията, изследователите тепърва започват, а не само при разстройствата от аутистичния спектър. Благодарение на големи метагеномни проекти, в които изследователите изследват колективния генетичен материал на всички микроорганизми в дадена общност, те вече познават най-често срещаните чревни бактерии и функцията на много от техните гени. „Това, което обаче не можем да анализираме с метагеномиката, е кои от микробните гени са действително активни“, казва Мачек. Ето защо е най-добре да разгледате генните продукти. Повечето от тях са протеини.
„Установихме работен процес, чрез който можем да идентифицираме до 30 000 различни протеина от изпражненията на мишки, използвайки масспектрометрия. Това означава, че можем да се конкурираме с най-добрите лаборатории в света “, гордо казва Мачек. Основно предизвикателство за метапротеомистите са предимно малките пропорции на отделните протеинови групи в пробата. В крайна сметка няколкостотин различни видове бактерии, всяка с различен протеинов пул, колонизират червата. И за разлика от ДНК, протеините не могат да се възпроизвеждат в лабораторията, за да могат да ги открият по-добре. Поради това Macek предупреждава: „Трябва да бъдем изключително внимателни как подготвяме пробите, защото различни методи могат да повлияят на състава на открития микробиом“.
Все още има само няколко изследователски групи в света, посветени на метапротеомиката. Това беше и първият проект за метапротеоми за експерта по протеоми Macek, който преди това се интересуваше основно от протеиновите профили на тумори или някои устойчиви на антибиотици бактерии. „Протеомиката винаги идва със закъснение, защото първо се нуждаем от геномни данни като сравнение“, казва Мачек.
Въпреки че човек може да идентифицира отделните протеини от микробния протеинов пул, често не знае от кой вид произхождат. „Ако видя в данните за метагенома, че например бактерията Prevotella се среща най-често в проба и според данните от метапротеома алдолазата е най-честият ензим в пробата, тогава ензимът вероятно, но не е задължително, идва от този вид“, обяснява Мачек. В допълнение към това, всички микробни метаболитни продукти на пробата могат да бъдат измерени, метаболомът и анализ дали съществуващите ензими действително произвеждат определени метаболитни продукти. Чрез комбинирането на всички данни omik, изследователите ще могат да филтрират бактериалните метаболитни пътища, които могат да бъдат важни за заболяванията и здравето, все по-добре от огромната метаболитна мрежа на чревните обитатели. Може би един ден от това може да се получи терапия за разстройства от аутистичния спектър.
1 Sharon G et al. (2019). Микробиотата на човешките черва от разстройство от аутистичния спектър насърчава поведенческите симптоми при мишки. Клетка 177 (6): 1600-1618
2 Kang DW и сътр. (2019). Дългосрочна полза от терапията за трансфер на микробиота при симптоми на аутизъм и чревна микробиота. Sci Rep 9 (1): 5821
3 Cryan JF, Dinan TG (2012). Микроорганизми, променящи ума: въздействието на чревната микробиота върху мозъка и поведението. Nat Rev Neurosci 13 (10): 701-712
4 Fattorusso A et al. (2019). Нарушения на аутистичния спектър и чревната микробиота. Хранителни вещества 11 (3): 521
5 Shimmura C et al. (2011). Промяна на плазмените нива на глутамат и глутамин при деца с високо функциониращ аутизъм. PLoS One 6 (10): e25340