Микроорганизмы кишечника могут провоцировать депрессивное состояние

Микробиология 14 декабря 2020 г., 4:47
Микроорганизмы кишечника могут провоцировать депрессивное состояние

Микробиом кишечника человека - это мир в миниатюре, населенный различными бактериями, вирусами, грибками и простейшими, обитающими в различных частях желудочно-кишечного тракта.

За последнее десятилетие исследователи связали нарушения в этом сложном микробном обществе с различными заболеваниями. Большое депрессивное расстройство (БДР) является одним из таких состояний, но раньше исследования в области этого явления были небольшими, а результаты неточными.

Исследование, опубликованное 2 декабря в журнале Science Advances, меняет все благодаря яркому описанию отдельного микробиома, связанного с большим депрессивным расстройством, а также профиля молекул, которые производят эти организмы. Исследователи смогли использовать этот микробный «отпечаток пальца», чтобы различать людей с БДР и здоровых людей из контрольной группы исключительно по составу нескольких микробов и соединений в их фекалиях.

«Эта статья делает акцент на сложности экологии микробиома. Это долгожданное дополнение к этой области», - говорит нейробиолог Джон Крайан из Университетского колледжа Корка, который не входил в исследовательскую группу.

«Важность статьи заключается в двойном подходе как к метагеномике, так и к идентификации ключевых таксонов, а также метаболитов, потому что, в конце концов, нам нужно связать биосигнатуру таксонов с хозяином», - поделилась Джейн Фостер из Университета Макмастера, которая не участвовала в исследовании, рассказывает The Scientist. Она добавляет, что это одно из первых исследований по метагеномике и метаболомике депрессии на одной и той же выборке.

Исследователи микробиома, изучающие БДР, раньше использовали неточный метод, называемый секвенированием рибосомной РНК 16S, который может идентифицировать бактерии только до уровня рода в группе микроорганизмов, при этом исключает вирусы. Но психиатр Шаохуа Ху из Медицинской школы Чжэцзянского университета в Китае и его группа хотели получить более точную картину присутствующих организмов, поэтому они собрали образцы фекалий у 236 человек, у половины из которых была диагностирована БДР и они не принимали лекарства, а другая половина была здорова.

Они секвенировали общую геномную ДНК всех бактерий и вирусов в образцах, а затем использовали статистические программы для анализа различий и сходств между людьми с большим депрессивным расстройством и здоровыми людьми из контрольной группы. Учёные обнаружили, что 18 видов бактерий были более многочисленны у людей с БДР (в основном принадлежали к роду Bacteroides) и 29 были менее распространены (в первую очередь роды Blautia и Eubacterium) по сравнению со здоровым контролем.

Ху и его команда также обнаружили три бактериофага (вирусы, поражающие бактерий), уровни которых были разными при БДР по сравнению со здоровыми людьми в контрольной группе, при этом виром (популяция вирусов организма) впервые был изучен при БДР.

«Секвенирование полных микробных геномов позволило команде различать организмы, которые генетически похожи, но функционально уникальны», пишет в электронном письме Карра Симпсон, ученый из Мельбурнского университета, Австралия.
«По сравнению с обычно используемыми подходами к секвенированию маркерных генов авторы этой работы имеют большую разрешающую способность для различения этих видов в пределах сравнительно большого размера выборки». Это помогает «выяснить функциональные последствия бактериальных изменений для хозяина» - говорит Симпсон.

Чтобы определить эффект этих изменений, Ху и его группа проанализировали так называемое "функциональное считывание" – анализ молекул, продуцируемых всеми представителями кишечного микробиома с помощью газовой хроматографии-масс-спектрометрии (GC-MS).

В результате исследования оказалось, что у пациентов с БДР содержалось на 16 метаболитов больше, по сравнению со здоровой группой людей при исследовании 34 соединений. Большинство этих молекул участвовало в метаболизме аминокислот. Три наиболее важных направления были связаны с метаболизмом гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК), фенилаланина и триптофана.

Затем команда Ху создала панель биомаркеров, состоящую из двух видов бактерий, двух типов вирусов бактериофага и двух различных метаболитов.
В отдельной группе из 75 субъектов (половина с БДР, половина - здоровые) панель биомаркеров смогла точно выделить людей с депрессией примерно в 90% случаев.


Возможное микробное воздействие на депрессию и наоборот.

Исследователи отмечают, что ГАМК является нейротрансмиттером в головном мозге, но она также производится кишечными микробами. Уровни ГАМК и некоторых ее метаболитов в кале были снижены у пациентов с БДР, также команда обнаружила, что у пациентов с БДР были изменены гены микробов, связанных с ГАМК, что позволяет предположить, что микробы модулируют уровни ГАМК.

Ху и его команда предполагают, что это может нарушить регуляцию функции ГАМК в мозге и привести к депрессивным симптомам. Кроме того, ученые предполагают, что увеличение количества бактерий Bacteroides, которые вызывают выработку цитокинов, может усилить воспаление - состояние, связанное с депрессией. Также снижение количества бактерий рода Blautia, оказывающих противовоспалительный эффект, может способствовать развитию БДР.

Другие исследования также показали, что, когда исследователи трансплантируют всю микробиоту человека с БДР стерильной крысе, она начинает вести себя подавленно.

«Симптомы депрессии могут влиять на наше поведение в питании, вследствие, меняются характеристики и состав кишечника. С другой стороны, наши бактерии могут производить особые метаболиты и независимо влиять на работу нашего мозга», - говорит Шаохуа Ху.

"Это создает основу для гораздо большей работы по проверке того, действительно ли какой-либо из этих путей причинно связан с депрессией", - говорит Джон Крайан.
«Сейчас в пищевой психиатрии возникает целая новая область. Можем ли мы воздействовать на микробиом с помощью диеты, можем ли мы облегчить некоторые эффекты депрессии?»



Станьте первым!



pangenes.ru © 2021
Яндекс.Метрика