Авторы нового исследования обнаружили молекулярную связь между кишечными бактериями, вырабатывающими витамин B12 у круглых червей C. elegans, и нейромедиатором ацетилхолином, имеющим решающее значение для памяти и когнитивных функций.
Исследователи обнаружили, что некоторые бактерии уменьшают судороги у мутантных червей, и все они обладают общей способностью производить B12. B12 помогает регулировать уровень холина, что, в свою очередь, влияет на выработку ацетилхолина.
Эта связь подчеркивает сложное взаимодействие между микробиотой кишечника, питательными веществами и здоровьем мозга, потенциально проливая свет на неврологические расстройства, такие как мигрень и депрессия.
Новое исследование, опубликованное в научном журнале Nature Cell Biology Марком Алкемой (Mark Alkema), профессором нейробиологии, устанавливает важную молекулярную связь между специфическими бактериями, продуцирующими B12, в кишечнике круглого червя C. elegans и выработкой ацетилхолина, нейромедиатора, важного для памяти и когнитивных функций.
Среди ученых растет признание того, что диета и микробиота кишечника могут играть важную роль в здоровье мозга. Изменения в составе микробиома связаны с неврологическими расстройствами, такими как тревога, депрессия, мигрень и нейродегенерация. Тем не менее, выяснить причину и влияние отдельных бактерий или питательных веществ на функцию мозга было непросто.
«В кишечнике больше бактерий, чем клеток в организме», — объясняет Ву Кю Кан (Woo Kyu Kang), научный сотрудник лаборатории и первый автор исследования.
«Сложность мозга, сотни видов бактерий, составляющих микробиом кишечника, и разнообразие метаболитов делают практически невозможным понять, как бактерии влияют на функцию мозга».
Чтобы изолировать влияние отдельных бактерий на определенные функции мозга, доктор Канг кормил червей с мутацией, состоящей из одного вида бактерий, диетой, которая приводит к дисбалансу в возбуждающих/тормозных сигналах в мозге и приводит к поведению, сходному с судорогами. Похожая генетическая мутация у людей вызывает мигрень.
Канг кормил этих мутантных C. elegans диетой, состоящей из одного вида бактерий, и наблюдал за изменениями частоты приступов. Из 40 различных бактериальных диет, которые он протестировал, 18 снизили количество судорог. Дальнейшие эксперименты показали, что общим свойством ряда этих бактерий является их способность вырабатывать витамин B12.
По мнению Алкемы и Канга, B12 снижает уровень холина в организме. Холин, соединение, содержащееся в различных продуктах и необходимое для метаболизма жиров в печени, может использоваться в B12-зависимом цикле метионин/S-аденозилметионин (Met/SAM), метаболическом пути, который производит метионин (аминокислоту, получаемую человеком через диету, необходимую для обмена веществ) в кишечнике.
Однако холин также используется для выработки нейромедиатора ацетилхолина в нервной системе. Слишком большое количество ацетилхолина приводит к дисбалансу возбуждения, вызывающему у мутантных червей судорожное поведение.
Когда присутствует больше B12, в цикле используется больше холина, в результате чего для производства ацетилхолина остается меньше холина. Уменьшение количества ацетилхолина восстанавливает возбуждающе-тормозной баланс в нервной системе и снижает судорожную активность у C. elegans.
Исследователи отметили, что влияние «перекрестных помех» между микробиомом, витамином B12, функцией мозга и поведением становится очевидным только в условиях, когда организм испытывает генетический или экологический стресс.
Дефицит B12 у людей связан с неврологическими расстройствами, которые характеризуются дисбалансом возбуждения/тормоза, такими как шизофрения, депрессия и мигрень.
«Будет интересно определить, могут ли молекулярные механизмы, обнаруженные у червя, также объяснить влияние B12 на передачу возбуждающих сигналов при некоторых неврологических расстройствах человека», — заключает Алкема.
Используя другие модели червей для других заболеваний человека и тестируя другие метаболиты и бактерии, Алкема с соавторами надеются выявить другие связи между микробиомом кишечника и функцией мозга, которые также можно использовать для улучшения здоровья человека.
Авторы другого исследования утверждают, что витамин B12 в больших количествах может помешать иммунной системе нейтрализовать бактерии
Невролог, мануальный терапевт, рефлексотерапевт АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), редактор и автор статей
Ведёт пациентов неврологического профиля с полным неврологическим осмотром, разработкой плана обследования и схемы лечения пациента (в остром периоде, на этапе реабилитации), динамическое наблюдение.
