Микробиома и рассеянный склероз

Микрофлора влияет на развитие рассеянного склероза

Учёные обнаружили связь между рассеянным склерозом и микрофлорой кишечника

Проблемы с кишечной микрофлорой, со всасыванием в кишечнике, несбалансированное питание — все эти факторы ухудшают состояние людей, больных рассеянным склерозом

Рассеянный склероз (РС) — хроническое аутоиммунное заболевание, при котором поражается миелиновая оболочка нервных волокон головного и спинного мозга. Хотя в разговорной речи «склерозом» часто называют нарушение памяти в пожилом возрасте, название «рассеянный склероз» не имеет отношения ни к старческому «склерозу», ни к рассеянности внимания. «Склероз» в данном случае означает «рубец», а «рассеянный» означает «множественный», поскольку отличительная особенность болезни при патологоанатомическом исследовании — наличие рассеянных по всей центральной нервной системе без определённой локализации очагов склероза — замены нормальной нервной ткани на соединительную.

Рассеянный склероз возникает тогда, когда иммунная система, призванная защищать организм, начинает атаковать свои же клетки мозга. Астроциты — это одни из тех «телохранителей», которые пытаются остановить эту атаку. Учёные из Гарварда проделали по сути детективную работу, раскрутив цепочку, связывающую противовоспалительную роль астроцитов в мозге и микроорганизмов, живущих в кишечнике. Их исследование опубликовано в Nature Medicine .

Авторы нового исследования считают, что бактерии, живущие в кишечнике, могут дистанционно воздействовать на активность клеток головного мозга, которые контролируют воспаление и нейродегенерацию. Используя доклинические модели рассеянного склероза (РС), а также образцы от больных с РС, ученые нашли доказательства того, что изменения в рационе питания и кишечной микрофлоры могут оказывать влияние на астроциты в головном мозге и, следовательно, приводить к нейродегенерации.


Рис. 2. Иммунофлуоресцентное изображение мозговой ткани человека, полученное от пациента с рассеянным склерозом. Астроциты ( синий ), арил-гидрокарбоновые рецепторы ( красный ) и фосфорилированный преобразователь сигнала и активатор транскрипции 1 ( зеленый ) © Jorge Ivan Alvarez, из Department of Pathobiology, School of Veterinary Medicine, University of Pennsylvania, Пенсильвания, США.

«Мы впервые смогли определить, что пища обладает дистанционным контролем над воспалением центральной нервной системы», — сказал автор исследования Франсиско Кинтана (Francisco Quintana). «То, что мы едим, влияет на способность бактерий в нашем кишечнике продуцировать молекулы, некоторые из которых способны переноситься по всему организму, вплоть до головного мозга. Это открывает области, которые до сих пор не были известны, и помогает понять, как кишечник контролирует воспаление головного мозга».

Группа под руководством Франциска Квинтана обнаружила, что некоторые из метаболических производных триптофана действуют на молекулярный путь, который позволяет астроцитам останавливать аутоиммунные реакции в мозге. Речь об индоле , индоксил-3-сульфате, индол-3пропионовой кислоте и индол-3-альдегиде. Догадка была подтверждена экспериментами на мышах.

Авторы предыдущих исследований выдвигали гипотезу о наличие связи между микробиомом кишечника и воспалением головного мозга, но как эти два аспекта — диета и микрофлора кишечника — взаимосвязаны друг с другом, не было известно. Для изучения этой связи Кинтана с соавторами выполнили измерение транскрипционной активности гена астроцитов (звездчатые клетки, которые располагаются в головном и спинном мозге) в модели на мышах с рассеянным склерозом для выявления молекулярного пути, участвующего в воспалении. Ученые обнаружили, что молекулы, полученные из поступающего с пищей триптофана (аминокислота, которой богата индейка и другие продукты) воздействуют на этот путь, и при присутствии этих молекул в головном мозге астроциты были способны ограничить воспаление. В пробах крови у пациентов с РС авторы исследования обнаружили снижение уровня триптофана.

Триптофан в организме человека не синтезируется, это одна из незаменимых аминокислот, которые должны поступать с пищей. Живущие в кишечнике микроорганизмы могут превращать триптофан в другие вещества. Те всасываются в кровь и по кровотоку достигают головного мозга. Таким образом, кишечная микрофлора может дистанционно управлять процессами воспаления в мозге.

«Дефицит кишечной микрофлоры, дефицит в рационе питания или неспособность поглощать эти продукты кишечной флорой или транспортировать их из кишечника — любой из этих компонентов может привести к дефициту триптофана, что способствует прогрессированию заболевания», — сказал Кинтана.

Источник:

Научная статья:

Источник

Кишечные бактерии защищают от вирусных инфекций, вызывающих рассеянный склероз

Кишечные микробы защищают от неврологических повреждений от вирусных инфекций

Здоровый кишечный микробиом защищает от вирусов, вызывающих рассеянный склероз

Согласно исследованию на мышах, опубликованному в eLife, кишечные микробы производят соединения, которые стимулируют иммунные клетки уничтожать вредные вирусы в головном мозге и нервной системе.

Читайте также:  Сахарному диабету гипертонии атеросклерозу рекомендуется включать свой рацион органически

Полученные данные свидетельствуют о том, что наличие здоровой и разнообразной микробиоты необходимо для быстрой очистки от вирусов в нервной системе для предотвращения паралича и других рисков, связанных с такими заболеваниями, как рассеянный склероз.

Прим. ред.: Рассеянный склероз (РС) – хроническое аутоиммунное заболевание, при котором поражается миелиновая оболочка нервных волокон головного и спинного мозга.

Заболевание, которое вызывает прогрессирующее повреждение нервных клеток (рассеянный склероз), стало более распространенным за последние несколько десятилетий. Считается, что вирусные инфекции в головном или спинном мозге вызывают эту болезнь. Некоторые ученые считают, что изменения в том, как мы питаемся, улучшение санитарии или рост использования антибиотиков, могут вызывать пагубные изменения в полезных бактериях, которые живут в организме человека, потенциально увеличивая риск рассеянного склероза и других, связанных с ним заболеваний.

«Мы хотели выяснить, могут ли кишечные микробы изменять иммунный ответ на вирус в центральной нервной системе и влияет ли это на количество повреждений, вызываемых вирусом», – говорит один из ведущих авторов исследования Дэвид Гарретт Браун (David Garrett Brown), аспирант-исследователь кафедры патологии Университета штата Юта, Солт-Лейк-Сити, США.

Чтобы сделать это, Гарретт Браун и соавтор Рэй Сото (Ray Soto) рассмотрели эффект вируса гепатита мыши, который поражает клетки нервной системы мыши и вызывает симптомы типа рассеянного склероза, у двух групп мышей: с нормальной кишечной микробиотой и без бактерий. Они обнаружили, что мыши без бактерий имели слабый иммунный ответ, не могли устранить вирус и развили ухудшающийся паралич, в то время как мыши с нормальными бактериями кишечника были лучше способны бороться с вирусом.

Мыши, получавшие антибиотики до начала заболевания, не могли себя защитить. У них также было меньше иммунных клеток, называемых микроглиями, которые помогают помечать вирусы для уничтожения другими иммунными клетками.

Затем команда определила соединения, производимые кишечными бактериями, которые могут помочь микроглии. Когда они вводили эти полезные соединения мышам без бактерий, они видели, что животные были защищены от неврологического повреждения, вызванного вирусом.

Прим. ред.: Микроглия – это резидентные макрофаги центральной нервной системы (ЦНС). Исторически микроглию классифицировали как подтип глиальных клеток центральной нервной системы. Микроглия играет важную роль в формировании мозга, особенно в формировании и поддержании контактов между нервными клетками – синапсов. Поскольку в норме центральная нервная система стерильна, роль микроглии в борьбе с инфекционными агентами незначительна (в случае инфекции или травмы моноциты рекрутируются в ЦНС из крови).

«Мы показали, что кишечные микробы защищают инфицированных мышей от паралича путем включения определенного пути в клетках центральной нервной системы», – объясняет Джун Раунд (June Round), доцент кафедры патологии в Университете штата Юта и старший автор исследования. «Это говорит о том, что сигналы от микробов необходимы для быстрого удаления вирусов в нервной системе и предотвращения повреждения от заболеваний, подобных рассеянному склерозу. Наши результаты показывают важность поддержания разнообразного сообщества бактерий в кишечнике, а также важность вмешательства для восстановления этого сообщества после приема антибиотиков, которое может понадобиться”.

Источник: Материалы предоставлены eLife.

Статья в журнале: D Garrett Brown, Raymond Soto, June L Round et al. The microbiota protects from viral-induced neurologic damage through microglia-intrinsic TLR signaling . eLife, 2019

Источник

Бактерии и рассеянный склероз

Согласно новым исследованиям, живущие в кишечнике человека бактерии связаны с тяжелым аутоиммунным заболеванием – рассеянным склерозом. Более того, возможно, что, корректируя видовой состав кишечной микрофлоры, врачи смогут добиться улучшения состояния больных и даже предотвратить развитие болезни.

Кишечные бактерии в чашке Петри
© Wikimedia Commons

В мире рассеянным склерозом страдают около 2,5 миллионов человека, в России – более 150 тысяч. При этой болезни разрушаются миелиновые оболочки нервных волокон в спинном и головном мозге, что ведет к постепенному нарастанию неврологических нарушений: потере кожной чувствительности, нарушениям зрения, тремору, нарушениям координации движений и так далее. Полностью излечить рассеянный склероз современные врачи не могут. Пока они в состоянии только замедлить развитие болезни.

Причины рассеянного склероза тоже остаются неясными. Большинство исследователей полагает, что болезнь возникает, когда люди, имеющие генетическую предрасположенность к ней, сталкиваются с неизвестным экологическим триггером. В предшествующих исследования уже наблюдалось, что у пациентов с рассеянным склерозом в кишечнике повышено количество бактерий определенных видов.

Читайте также:  Поражение пирамидных путей при склерозе

Теперь связью кишечной микробиоты с рассеянным склерозом занялись две исследовательских группы. Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Франциско во главе с Серджио Баранзини (Sergio Baranzini) проанализировал состав кишечных бактерий у 71 здорового человека и у 71 пациента с рассеянным склерозом в возрасте от 19 до 71 года. Они обнаружили, что две группы бактерий , Acinetobacter и Akkermansia, были в четыре раза более многочисленными у людей с рассеянным склерозом, чем у контрольной группы. Другая группа, Parabacteroides, была в четыре раза более многочисленна у здоровых людей.

Затем исследователи взяли из крови здоровых людей так называемые «наивные», то есть недифференцированные, Т-клетки и подвергали их воздействию бактерий из кишечника больных рассеянным склерозом. Как оказалось, в присутствии бактерий Acinetobacter и Akkermansia Т-клетки массово развиваются в особый тип Т-хелперов, которые выделяют цитокины, способствующие развитию воспаления, помогают иммунной системе убивать вторгнувшихся врагов или инфицированные клетки. Одновременно бактерии Acinetobacter снижают производство регуляторных Т-клеток, которые ограничивают иммунный ответ, предотвращая развитие аутоиммунных заболеваний.

При экспериментальной проверке ученые перенесли бактерий из кишечника людей с рассеянным склерозом лабораторным мышам, собственная кишечная микрофлора которых отсутствовала. При этом у мышей индуцировали воспаление головного мозга. Спустя 20 дней у всех этих мышей развилось очень сильно воспаление мозга, а у мышей из контрольной группы, получивших кишечных бактерий от здоровых людей, воспаление мозга быстро закончилось.

В другом исследовании группа ученых под руководством иммунологов Гурумурти Кришнамурти (Gurumoorthy Krishnamoorthy) и Хармута Векерле (Hartmut Wekerle) из Института нейробиологии Общества Макса Плана исследовала кишечных бактерий у 34 пар близнецов возрастом от 21 до 63 лет, причем рассеянный склероз имелся только у одного близнеца из каждой пары. Они обнаружили, что обычно немногочисленные бактерии из рода Akkermansia у людей с рассеянным склерозом встречали в гораздо большем количестве, чем обычно.

Этот результат был также проверен на лабораторных мышах. Ученые перенесли кишечных бактерий больных рассеянным склерозом мышам, предрасположенным к развитию сходной болезни. Контрольная группа мышей получила кишечных бактерий от здоровых близнецов. Через три месяца у мышей, получивших бактерий от больных рассеянным склерозом, было в три раза больше случаев проявления болезни, чем в контрольной группе. Авторы отмечают, что бактерии из кишечника больных рассеянным склерозом блокируют производство таких веществ, как цитокин IL-10, уменьшающих воспалительную реакцию.

Комментируя полученные результаты, иммунолог из Университета Восточного Вашингтона Хавьер Очоа-Репарас (Javier Ochoa-Reparaz) отмечает, что оба исследования были проведены на сравнительно небольшой группе людей, но, тем не менее, они предлагают «захватывающие новые доказательства» того, что некоторые кишечные бактерии могут блокировать ключевые противовоспалительные молекулы и тем самым вызывать у человека рассеянный склероз. Возможно, влияние бактерий действует совместно с другими генетическими и экологическими факторами.

Понимание того, как бактерии-симбионты влияют на работу иммунной системы и развитие рассеянного склероза может помочь в разработке новых методов лечения. Например, можно попытаться остановить рассеянный склероз, изменяя видовой состав бактерий в кишечнике пациента. С этим согласны авторы обеих работ. Но они признают, что до появления эффективных терапевтических методов предстоит еще провести длительные детальные исследования.

Источник

Бактерии и рассеянный склероз

КИШЕЧНЫЕ БАКТЕРИИ И РАССЕЯННЫЙ СКЛЕРОЗ

КИШЕЧНЫЕ МИКРОБЫ УЧАСТВУЮТ В РАЗВИТИИ РАССЕЯННОГО СКЛЕРОЗА

Согласно новым исследованиям, живущие в кишечнике человека бактерии связаны с тяжелым аутоиммунным заболеванием – рассеянным склерозом. Более того, возможно, что, корректируя видовой состав кишечной микрофлоры, врачи смогут добиться улучшения состояния больных и даже предотвратить развитие болезни.

В мире рассеянным склерозом страдают около 2,5 миллионов человека, в России – более 150 тысяч. При этой болезни разрушаются миелиновые оболочки нервных волокон в спинном и головном мозге, что ведет к постепенному нарастанию неврологических нарушений: потере кожной чувствительности, нарушениям зрения, тремору, нарушениям координации движений и так далее. Полностью излечить рассеянный склероз современные врачи не могут. Пока они в состоянии только замедлить развитие болезни.

Читайте также:  Срок жизни больных рассеянным склерозом

Причины рассеянного склероза тоже остаются неясными. Большинство исследователей полагает, что болезнь возникает, когда люди, имеющие генетическую предрасположенность к ней, сталкиваются с неизвестным экологическим триггером. В предшествующих исследования уже наблюдалось, что у пациентов с рассеянным склерозом в кишечнике повышено количество бактерий определенных видов.

Теперь связью кишечной микробиоты с рассеянным склерозом занялись две исследовательских группы.

Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Франциско во главе с Серджио Баранзини (Sergio Baranzini) проанализировали состав кишечных бактерий у 71 здорового человека и у 71 пациента с рассеянным склерозом в возрасте от 19 до 71 года. Они обнаружили, что две группы бактерий, Acinetobacter и Akkermansia , были в четыре раза более многочисленными у людей с рассеянным склерозом, чем у контрольной группы. Другая группа, Parabacteroides , была в четыре раза более многочисленна у здоровых людей.

Затем исследователи взяли из крови здоровых людей так называемые «наивные», то есть недифференцированные, Т-клетки и подвергали их воздействию бактерий из кишечника больных рассеянным склерозом.

Как оказалось, в присутствии бактерий Acinetobacter и Akkermansia Т-клетки массово развиваются в особый тип Т-хелперов, которые выделяют цитокины, способствующие развитию воспаления, помогают иммунной системе убивать вторгнувшихся врагов или инфицированные клетки. Одновременно бактерии Acinetobacter снижают производство регуляторных Т-клеток, которые ограничивают иммунный ответ, предотвращая развитие аутоиммунных заболеваний.

  • Т-хелперы (от англ. helper — помощник) — T-лимфоциты, главной функцией которых является усиление адаптивного иммунного ответа. Активируют Т-киллеры, B-лимфоциты, моноциты, NK-клетки, презентируя им фрагменты чужеродного антигена при прямом контакте, а также гуморально, выделяя цитокины. Основным фенотипическим признаком Т-хелперов служит наличие на поверхности клетки молекулы CD4.
  • Цитокины — небольшие пептидные информационные молекулы. Цитокин выделяется на поверхность клетки А и взаимодействует с рецептором находящейся рядом клетки В. Таким образом, от клетки А к клетке В передается сигнал, который запускает в клетке В дальнейшие реакции.

При экспериментальной проверке ученые перенесли бактерий из кишечника людей с рассеянным склерозом лабораторным мышам, собственная кишечная микрофлора которых отсутствовала. При этом у мышей индуцировали воспаление головного мозга. Спустя 20 дней у всех этих мышей развилось очень сильно воспаление мозга, а у мышей из контрольной группы, получивших кишечных бактерий от здоровых людей, воспаление мозга быстро закончилось.

В другом исследовании группа ученых под руководством иммунологов Гурумурти Кришнамурти (Gurumoorthy Krishnamoorthy) и Хармута Векерле (Hartmut Wekerle) из Института нейробиологии Общества Макса Плана исследовала кишечных бактерий у 34 пар близнецов возрастом от 21 до 63 лет, причем рассеянный склероз имелся только у одного близнеца из каждой пары. Они обнаружили, что обычно немногочисленные бактерии из рода Akkermansia у людей с рассеянным склерозом встречали в гораздо большем количестве, чем обычно.

Этот результат был также проверен на лабораторных мышах. Ученые перенесли кишечных бактерий больных рассеянным склерозом мышам, предрасположенным к развитию сходной болезни. Контрольная группа мышей получила кишечных бактерий от здоровых близнецов. Через три месяца у мышей, получивших бактерий от больных рассеянным склерозом, было в три раза больше случаев проявления болезни, чем в контрольной группе. Авторы отмечают, что бактерии из кишечника больных рассеянным склерозом блокируют производство таких веществ, как цитокин IL-10, уменьшающих воспалительную реакцию.

Комментируя полученные результаты, иммунолог из Университета Восточного Вашингтона Хавьер Очоа-Репарас (Javier Ochoa-Reparaz) отмечает, что оба исследования были проведены на сравнительно небольшой группе людей, но, тем не менее, они предлагают «захватывающие новые доказательства» того, что некоторые кишечные бактерии могут блокировать ключевые противовоспалительные молекулы и тем самым вызывать у человека рассеянный склероз. Возможно, влияние бактерий действует совместно с другими генетическими и экологическими факторами.

Понимание того, как бактерии-симбионты влияют на работу иммунной системы и развитие рассеянного склероза может помочь в разработке новых методов лечения. Например, можно попытаться остановить рассеянный склероз, изменяя видовой состав бактерий в кишечнике пациента. С этим согласны авторы обеих работ. Но они признают, что до появления эффективных терапевтических методов предстоит еще провести длительные детальные исследования.

Автор: Максим Руссо – ПОЛИТ.РУ

Источник: Sciencemag

Оба исследования были опубликованы в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences:

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector