В последние годы микробиота кишечника и ее взаимодействие с центральной нервной системой являются очень популярной сферой исследований. Хотя, механизмы, вовлеченные в ось кишечник-мозг, остаются в значимой степени непонятными, что постоянно ограничивает исследования терапевтических средств, нацеленных на кишечную микробиоту. Новое исследование Медицинского института Бейлора (Техасская детская больница, США) может сделать важный шаг, разработав протокол для точного распознавания и оценки метаболитов, вырабатываемой каждым микробиомом. Этот новейший инструмент — лучший метод понимать многообразные процессы, которые контролируют связь между мозгом и кишечником. Это поможет создать условия к инновационным терапевтическим стратегиям. Выработанный при рождении и неповторимый для каждого человека кишечный микробиом является крупнейшим микробным резервуаром в нашем организме. Метаболиты, создаваемые этой микробной популяцией, попадают в кровоток и регулируют многие физиологические процессы в организме хозяина.
Прошлые исследования продемонстрировали, что эта регуляция регулируется прямой связью между микробиотой мозга и кишечника. Нейроны в гипоталамусе напрямую обнаруживают изменения микробной активности и регулируют аппетит, жажду, температуру тела, размножение и т. д. Изменения в микробиоте являются важными причинами нарушений обмена веществ, таких как диабет и ожирение, психических расстройств, например тревога, депрессия и шизофрения, и неврологических расстройств, таких как болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера. В результате передозировки определенных видов пищи (или химических веществ, таких как консерванты или антибиотики) можно разрабатывать методы лечения, направленные на восстановление баланса конкретных микробов для лечения различных заболеваний. Однако необходимо точно понять, как микробные популяции или группы популяций изменяют конкретные физиологические процессы, прежде чем можно будет разработать такие терапевтические стратегии. В настоящее время известно, что бактерии производят метаболиты в виде химических сигналов (различные белки, такие как жирные кислоты и гистамин), которые достигают центральной нервной системы, но точный механизм до сих пор неизвестен. Томас Д. Хорват, профессор патологии и иммунологии Медицинской школы и ведущий автор нового исследования, заявил в пресс-релизе: отдельные микробы в микробиоме кишечника на клеточном уровне в моделях животных. Мы предлагаем новый экспериментальный протокол. «Животные модели сыграли важную роль в установлении связи микроорганизмов с этими фундаментальными нервными процессами», — сказала Дженнифер К., доцент кафедры патологии и иммунологии в Бэйлоре и один из авторов нового исследования. «Текущий протокол исследования позволяет исследователям принимать меры для выявления специфических эффектов оси кишечник-мозг в этих условиях и их роли в здоровье», — добавил он.
Трехэтапный протокол Для разработки нового протокола исследователи взяли образцы распространенных микробов в кишечном микробиоме и культивировали их в лаборатории. Затем собирали метаболиты для анализа с использованием методов масс-спектрометрии и целевой метаболомики (на основе жидкостной хроматографии). Во-первых, это идентификация и количественная оценка соединений, особенно на основе молекулярной массы, а во-вторых, это крупномасштабный скрининг метаболитов. Затем влияние собранных метаболитов было проанализировано на кишечные органеллы человека, которые имеют общие свойства с физиологически активной тонкой кишкой. Метаболиты также можно тестировать in vivo на мышах. Последняя включала группу мышей без кишечных микробов и другую группу, заселенную Bifidobacterium dentium и Bacteroides ovatus (безмикробные мыши, у которых есть только один тип кишечных микробов). Таким образом, в то время как более ранние протоколы обычно исследовали только образцы стула, новые протоколы включают бактериальные культуры, органоидные культуры и модели in vivo в дополнение к мониторингу содержания метаболитов в образцах стула. Кроме того, согласно протоколу, экспериментальным организмам потребовалось 3 недели, чтобы заселить кишечник мыши. Затем отводится одна-две недели на инструментальный и количественный анализ на основе тандемной жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии, а также на отбор проб и стандартизацию. Эта трехступенчатая модель улучшает анализ процессов, управляемых микробными метаболитами. В качестве следующего шага исследователи планируют распространить протокол на конкретные микробные сообщества для изучения взаимодействий. «Наш протокол дает возможность определить потенциальные решения, когда нарушение связи между кишечником и мозгом вызывает заболевание.
Источник: new-science.ru
