Микробиота кишечника: новый инструмент позволяет точно анализировать связи между кишечником и мозгом

В#nbsp;последние годы микробиота кишечника и#nbsp;ее#nbsp;взаимодействие с#nbsp;центральной нервной системой являются очень популярной сферой исследований. Хотя, механизмы, вовлеченные в#nbsp;ось кишечник-мозг, остаются в#nbsp;значимой степени непонятными, что постоянно ограничивает исследования терапевтических средств, нацеленных на#nbsp;кишечную микробиоту. Новое исследование Медицинского института Бейлора (Техасская детская больница, США) может сделать важный шаг, разработав протокол для#nbsp;точного распознавания и#nbsp;оценки метаболитов, вырабатываемой каждым микробиомом. Этот новейший инструмент#nbsp;— лучший метод понимать многообразные процессы, которые контролируют связь между мозгом и#nbsp;кишечником. Это поможет создать условия к#nbsp;инновационным терапевтическим стратегиям. Выработанный при рождении и#nbsp;неповторимый для#nbsp;каждого человека кишечный микробиом является крупнейшим микробным резервуаром в#nbsp;нашем организме. Метаболиты, создаваемые этой микробной популяцией, попадают в#nbsp;кровоток и#nbsp;регулируют многие физиологические процессы в#nbsp;организме хозяина.

Прошлые исследования продемонстрировали, что эта регуляция регулируется прямой связью между микробиотой мозга и#nbsp;кишечника. Нейроны в#nbsp;гипоталамусе напрямую обнаруживают изменения микробной активности и#nbsp;регулируют аппетит, жажду, температуру тела, размножение и#nbsp;т.#nbsp;д. Изменения в#nbsp;микробиоте являются важными причинами нарушений обмена веществ, таких как диабет и#nbsp;ожирение, психических расстройств, например тревога, депрессия и#nbsp;шизофрения, и#nbsp;неврологических расстройств, таких как болезнь Паркинсона и#nbsp;болезнь Альцгеймера. В#nbsp;результате передозировки определенных видов пищи (или химических веществ, таких как консерванты или антибиотики) можно разрабатывать методы лечения, направленные на#nbsp;восстановление баланса конкретных микробов для#nbsp;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#nbsp;настоящее время известно, что бактерии производят метаболиты в#nbsp;виде химических сигналов (различные белки, такие как жирные кислоты и#nbsp;гистамин), которые достигают центральной нервной системы, но#nbsp;точный механизм до#nbsp;сих пор неизвестен. Томас Д. Хорват, профессор патологии и#nbsp;иммунологии Медицинской школы и#nbsp;ведущий автор нового исследования, заявил в#nbsp;пресс-релизе: отдельные микробы в#nbsp;микробиоме кишечника на#nbsp;клеточном уровне в#nbsp;моделях животных. Мы#nbsp;предлагаем новый экспериментальный протокол. «Животные модели сыграли важную роль в#nbsp;установлении связи микроорганизмов с#nbsp;этими фундаментальными нервными процессами»,#nbsp;— сказала Дженнифер К., доцент кафедры патологии и#nbsp;иммунологии в#nbsp;Бэйлоре и#nbsp;один из#nbsp;авторов нового исследования. «Текущий протокол исследования позволяет исследователям принимать меры для#nbsp;выявления специфических эффектов оси кишечник-мозг в#nbsp;этих условиях и#nbsp;их#nbsp;роли в#nbsp;здоровье»,#nbsp;— добавил он.

Трехэтапный протокол Для#nbsp;разработки нового протокола исследователи взяли образцы распространенных микробов в#nbsp;кишечном микробиоме и#nbsp;культивировали их#nbsp;в#nbsp;лаборатории. Затем собирали метаболиты для#nbsp;анализа с#nbsp;использованием методов масс-спектрометрии и#nbsp;целевой метаболомики (на#nbsp;основе жидкостной хроматографии). Во-первых, это идентификация и#nbsp;количественная оценка соединений, особенно на#nbsp;основе молекулярной массы, а#nbsp;во-вторых, это крупномасштабный скрининг метаболитов. Затем влияние собранных метаболитов было проанализировано на#nbsp;кишечные органеллы человека, которые имеют общие свойства с#nbsp;физиологически активной тонкой кишкой. Метаболиты также можно тестировать in#nbsp;vivo на#nbsp;мышах. Последняя включала группу мышей без кишечных микробов и#nbsp;другую группу, заселенную Bifidobacterium dentium и#nbsp;Bacteroides ovatus (безмикробные мыши, у#nbsp;которых есть только один тип кишечных микробов). Таким образом, в#nbsp;то#nbsp;время как более ранние протоколы обычно исследовали только образцы стула, новые протоколы включают бактериальные культуры, органоидные культуры и#nbsp;модели in#nbsp;vivo в#nbsp;дополнение к#nbsp;мониторингу содержания метаболитов в#nbsp;образцах стула. Кроме того, согласно протоколу, экспериментальным организмам потребовалось 3 недели, чтобы заселить кишечник мыши. Затем отводится одна-две недели на#nbsp;инструментальный и#nbsp;количественный анализ на#nbsp;основе тандемной жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии, а#nbsp;также на#nbsp;отбор проб и#nbsp;стандартизацию. Эта трехступенчатая модель улучшает анализ процессов, управляемых микробными метаболитами. В#nbsp;качестве следующего шага исследователи планируют распространить протокол на#nbsp;конкретные микробные сообщества для#nbsp;изучения взаимодействий. «Наш протокол дает возможность определить потенциальные решения, когда нарушение связи между кишечником и#nbsp;мозгом вызывает заболевание.