Авторы нового исследования из Университета Алабамы (University of Alabama) в Бирмингеме пришли к выводу, что микробиом кишечника участвует в нескольких механизмах патогенеза болезни Паркинсона. Результаты, опубликованные в Nature Communications, показывают значимый дисбаланс в составе микробиома у людей с болезнью Паркинсона.
Актуальность исследования
Болезнь Паркинсона (БП) – это прогрессирующее неврологическое заболевание, которое поразило 4 миллиона человек в 2005 году и, по прогнозам, это число удвоится до 8,7 миллиона человек к 2030 году. Хотя исторически БП определялась как двигательное расстройство, однако является мультисистемным заболеванием. Полагается, что БП вызывается различными комбинациями генетической восприимчивости и триггеров окружающей среды, хотя причинная комбинация еще не выявлена. Связь между БП и желудочно-кишечной системой установлена давно.
Новизна исследования
Эта научная работа является крупнейшим исследованием микробиома, проведенным с самым высоким разрешением. Исследователи использовали метагеномику, изучение генетического материала, выделенного непосредственно из микробиома кала людей с БП и неврологически здоровых контрольных участников.
«Основной целью данного исследования было получить полное, неизменное представление о дисбалансе в микробиоме кишечника при БП», – комментирует автор исследования Хайде Пайами (Haydeh Payami). «Мы обнаружили доказательства существования множества механизмов, которые, как мы знаем, связаны с БП, но мы не знали, что они также происходят в кишечнике и управляются микробиомом».
Исследователи обнаружили переизбыток условно-патогенных микроорганизмов и иммуногенных компонентов, которые предполагают наличие инфекции и воспаления, перепроизводство токсичных молекул и переизбыток бактериального продукта. Это вызывает БП и нарушение регуляции нейротрансмиттеров, включая L-дофу. В то же время наблюдалась нехватка нейропротекторных молекул и противовоспалительных компонентов, что затрудняло выздоровление.
Материалы и методы исследования
Ученые изучили 490 человек с болезнью Паркинсона и 234 здоровых человека контрольной группы. Чуть более половины участников были мужчинами и преимущественно старше 50 лет. Исследователи изучили 257 видов микроорганизмов в микробиоме, и анализ показал, что 84 из них, более 30%, были связаны с болезнью Паркинсона.
Результаты научной работы
«Из 84 видов, ассоциированных с БП, 55 имели аномально высокую численность у людей с БП, а 29 – в малом количестве», – комментирует Пайами. «Мы обнаружили, что более 30% протестированных микроорганизмов и бактериальных генов и путей имеют измененное содержание при болезни Паркинсона, что указывает на широко распространенный дисбаланс».
Количество Bifidobacterium dentium был повышен в семь раз, Actinomyces oris – в 6,5 раза и Streptococcus mutans – в шесть раз, Roseburia intestinalis было уменьшено в 7,5 раза, а Blautia wexlerae – в пять раз. В целом, у 36% видов, ассоциированных с БП, наблюдалось более чем двукратное изменение численности бактерий, отражающее их увеличение или уменьшение при БП на 100-750% по сравнению со здоровой контрольной группой.
Обсуждение результатов исследования
«Это исследование создало большой набор данных с максимально возможным в настоящее время разрешением и сделало его общедоступным без каких-либо ограничений для продвижения открытой науки», – утверждает Пайами. «Он включает обширные метаданные о 490 людях с БП, крупнейшей когорте пациентов с БП с данными о микробиоме и уникальной когорте из 234 неврологически здоровых пожилых людей, которые могут быть использованы в широком спектре исследований. Мы показали, что в метагеноме болезни Паркинсона существует широко распространенный дисбаланс, создающий среду, благоприятствующую нейродегенеративным явлениям и препятствующую выздоровлению».
«Это захватывающее исследование, поскольку метагеномика – это новая, хотя и быстро развивающаяся область, а ресурсы, методы и инструменты, хотя и самые современные, все еще находятся в разработке», – добавляет Пайами.
«Несомненно, больше информации будет раскрыто по мере того, как мы увеличиваем размер выборки, а другие также проведут исследования метагеномики и обмен данными. Мы ожидаем, что в ближайшем будущем у нас будут инструменты и аналитические возможности для использования метагеномики в качестве нового подхода к изучению гетерогенности БП, поиску биомаркеров, более глубокому изучению происхождения и прогрессирования субфенотипов БП, а также изучению потенциала манипулирования микробиомом для предотвращения, лечения и остановки прогрессирования БП», – заключают исследователи.
