Ученые обнаружили кишечные иммунные клетки, которые воздействует на микробиом кишечника, влияя на функции мозга, связанные с депрессией и стрессом. В экспериментах с мышами и людьми группа ученых во главе с исследователями из Университета Джона Хопкинса (Johns Hopkins University) заявила, что идентифицировала особую кишечную иммунную клетку, которая влияет на микробиом кишечника, что, в свою очередь, может влиять на функции мозга, связанные со стрессовыми расстройствами, такими как депрессия. Результаты исследования были опубликованы в научном журнале Nature Immunology.
Практическая значимость работы
Воздействие на эти иммунные клетки кишечника с помощью лекарственных средств или других методов потенциально может помочь в разработке новых способов лечения депрессии.
Новизна исследования
«Результаты нашего исследования подчеркивают ранее непризнанную роль кишечных гамма-дельта-Т-клеток (γδ-Т-клеток) в изменении психологической реакции на стресс, а также важность белкового рецептора, известного как дектин-1, обнаруженного на поверхности иммунных клеток, как потенциальной терапевтической мишени для коррекции поведения, вызванного стрессом», — комментирует Ацуши Камия (Atsushi Kamiya), профессор психиатрии и поведенческих наук в Медицинской школе Университета Джона Хопкинса и автор исследования.
Дектин-1 связывается с определенными антигенами или белками, чтобы сигнализировать иммунным клеткам об активации определенным образом. Исследователи считают, что этот рецептор может быть вовлечен в изменение микробиома и иммунно-воспалительные реакции в толстой кишке мышей, что позволяет предположить, что он может быть вовлечен в реакцию на стресс через γδ-Т-клетки в иммунной системе кишечника.
На основе предыдущих исследований, предполагающих, что иммунные воспалительные реакции в кишечнике связаны с депрессией, Камия с соавторами разработали эксперименты, чтобы сосредоточиться на стрессе, вызванном дисбалансом микробиоты кишечника — типов микроорганизмов, обнаруженных в определенной среде, таких как бактерии, грибки и вирусы.
С этой целью команда ученых исследовала влияние хронического стресса, обусловленного булингом (chronic social defeat stress (CSDS)), на микробиоту кишечника у мышей. CSDS — это стандартный тест на грызунах для изучения расстройств, вызванных стрессом.
Материалы и методы исследования
В серии экспериментов исследователи смоделировали среду, вызывающую потенциальный стресс, которая могла бы имитировать аналогичные реакции в среде человека. После каждого воздействия мышей оценивали и классифицировали как устойчивых к стрессу (стресс не уменьшал социальных взаимодействий) или восприимчивых к стрессу (стресс усиливал социальное избегание).
Затем были собраны образцы фекалий и подвергнуты генетическому анализу, чтобы определить разнообразие бактерий в микробиоте кишечника мышей.
Результаты научной работы
Анализ показал, что кишечные микроорганизмы у стрессочувствительных мышей были менее разнообразны, чем у стрессоустойчивых мышей. В частности, было обнаружено, что у восприимчивых к стрессу мышей было меньше Lactobacillus johnsonii (L. johnsonii) — типа пробиотических или «хороших» бактерий — по сравнению с устойчивыми к стрессу мышами.
«Мы обнаружили, что стресс увеличивает количество γδ Т-клеток, что, в свою очередь, увеличивает избегание социальных контактов», — комментирует Сяолэй Чжу (Xiaolei Zhu), сотрудник кафедры психиатрии и поведенческих наук Медицинской школы Университета Джона Хопкинса и ведущий автор исследования. «Однако, когда стрессированным мышам давали L. johnsonii, социальное избегание снижалось, а γδ Т-клетки возвращались к нормальным уровням, что позволяет предположить, что поведение социального избегания, вызванное CSDS, может быть результатом более низких уровней бактерий и изменений γδ Т-клеток».
В поисках потенциальных естественных подходов для предотвращения депрессии, каким-то образом укоренившейся в кишечнике, исследователи изучили, как изменения дектина-1 при CSDS-индуцированном повышении γδ T-клеток реагируют на пахиман. Соединение, извлеченное из диких грибов, пахиман используется в качестве природного противовоспалительного средства и для лечения депрессии в восточной медицине.
Для этого эксперимента мышам давали дозу пахимана, который, как показали предыдущие исследования, влияет на иммунную функцию. Данные анализа проточной цитометрии — технологии, используемой для измерения физических и химических характеристик популяции клеток, — предоставили доказательства того, что дентин-1 связывается с пахиманом, ингибируя индуцированную CSDS активность γδ17 Т-клеток и ослабляя поведение социального избегания.
Чтобы понять, как изменения в микробиоте кишечника могут повлиять на человеческий мозг, ученые изучили состав кишечных организмов у людей с большим депрессивным расстройством (БДР) по сравнению с людьми без него.
С июня 2017 г. по сентябрь 2020 г. 66 участники исследования в возрасте 20 лет и старше были набраны в больнице Карасуяма Университета Сёва (Showa University Karasuyama Hospital), университетской больнице Кейо (Keio University Hospital) и больнице Комагино (Komagino Hospital) в Токио, Япония. Из участников исследования 32 человека страдали БДР (17 женщин и 15 мужчин). Остальные 34 участника (18 женщин и 16 мужчин), у которых не было БДР, составили контрольную группу.
Образцы стула были собраны у всех участников исследования, у которых были всесторонние оценки, включая психиатрический анамнез и стандартные скрининговые оценки депрессии и тревоги. В этих оценках более высокие баллы указывают на более выраженные депрессивные симптомы.
Генетический анализ образцов стула не показал различий в разнообразии кишечных бактерий между участниками с БДР и контрольной группой. Тем не менее, относительное количество Lactobacillus было обратно пропорционально более высоким показателям депрессии и тревоги в группе БДР, а это означает, что чем больше Lactobacillus обнаружено в кишечнике, тем ниже вероятность депрессии и тревоги, говорят исследователи.
«Несмотря на различия кишечной микробиоты у мышей и людей, результаты нашего исследования показывают, что количество Lactobacillus в кишечнике потенциально может влиять на реакцию на стресс и возникновение депрессии и тревоги», — заключает Камия.
Ученые считают, что необходимы дополнительные исследования, чтобы лучше понять, как γδ Т-клетки в иммунной системе кишечника могут влиять на неврологические функции в головном мозге и роль дектина-1 в других типах клеток.
Авторы другого исследования выяснили, как ведут себя иммунные клетки в кишечнике сладкоежки.
