Група американських дослідників виявила молекулу, що виробляється бактеріями кишкового мікробіому (в тому числі людини) і здатну проникати в головний мозок, викликаючи загибель нейронів і інших його клітин. Ефект особливо помітний з віком, коли кількість цих бактерій помітно збільшується, що може призводити до зниження когнітивних функцій, таких як здатність до навчання і пам’ять.
Кишковий мікробіом являє собою сукупність всіх мікроорганізмів, що населяють шлунково-кишковий тракт і живуть в основному на взаємовигідних відносинах з організмом-господарем. Так, наприклад, кишкові бактерії допомагають нам перетравлювати і засвоювати різні речовини (ту ж клітковину) і грають важливу роль в синтезі вітамінів групи B і К. У процесі життєдіяльності мікробіом вивільняє безліч молекул, частина з яких може приносити в тому числі шкоди організму господаря.
У цьому переконалися автори нового дослідження, опублікованого в журналі Cell Host & Microbe. Вони вивчали сімейство бактерій Ruminococcaceae, що населяють кишечник мишей (але зустрічаються і у людини), і виділяється ними невелику молекулу — ізоаміламін (ІАА). Вчені встановили, що чим старше ставала миша, тим більше в її кишковому мікробіомі було цих бактерій, і, як наслідок, зростав вміст ІАА.
Молекула ІАА зацікавила дослідників ще більше, коли з’ясувалося, що вона здатна долати гематоенцефалічний бар’єр — захисну систему, яка зазвичай запобігає потраплянню будь-яких небажаних молекул і мікроорганізмів з кровотоку в мозок. Далі вчені визначили роль молекули ІАА в мозку.
Виявилося, вона впливає на мікроглію – допоміжні клітини центральної нервової системи, які беруть участь у формуванні та підтримці контактів між нервовими клітинами, а також знищенні різного роду «сміття», наприклад пошкоджених нейронів або інших клітин мозку. ІАА активує особливий ген S100A8, який сприяє надмірній активації мікроглії (як при запальному процесі), що може призводити до загибелі нейронів та інших клітин мозку внаслідок аутоімунного процесу (атаки мікроглією навіть цілих і здорових клітин).
Щоб з’ясувати наслідки потрапляння ІАА в мозок, автори роботи перорально (через рот) вводили препарат, що містить ІАА, молодим здоровим мишам і спостерігали за реакцією. В результаті декількох поведінкових і когнітивних тестів з’ясувалося, що вплив ІАА призвело до втрати когнітивної функції: гризуни стали гірше навчатися орієнтування в лабіринті і розпізнавання об’єктів. Зворотний ефект спостерігався, коли вчені заблокували дію ІАА на мікроглію у літніх мишей: це спровокувало поліпшення пам’яті і просторового навчання.
Таким чином, дослідникам вдалося встановити наявність і механізм дії молекули, виробленої кишковою бактерією, на клітини мозку і когнітивні функції на прикладі мишей. Проте вчені визнають, що потрібні додаткові дослідження, щоб з’ясувати, чи застосовуються ці висновки стосовно людини і чи може блокування дії ІАА запобігти зниженню когнітивних функцій у міру старіння людей або в разі деяких нейродегенеративних захворювань.