Ученые исследовали влияние алкоголя на организм, обнаружив микробиологические изменения, ослабляющие гематоэнцефалический барьер, и пробиотик, помогающий его восстановить

В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Communications Biology, группа ученых определила, нарушает ли хроническое употребление алкоголя гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) через ось «кишечник-мозг», и проверила, могут ли бактерии Faecalibacterium prausnitzii уменьшить повреждение ГЭБ и когнитивный спад.

Каждый третий взрослый регулярно употребляет алкоголь, однако многие недооценивают его влияние на мозг. Исследования аутопсии показывают микрососудистые изменения, а аномалии магнитно-резонансной томографии могут сохраняться даже после воздержания от алкоголя, что указывает на длительное повреждение. ГЭБ защищает нервные цепи; когда он ослабляется, токсины и медиаторы воспаления проникают в мозг, ухудшая память и настроение. Между тем, микробиом кишечника, формируемый питанием и напитками, может посылать сигналы в мозг через метаболиты и иммунные пути.

Ранние исследования связывали алкоголь с изменениями микробиома и дисфункцией ГЭБ. Тем не менее, данные о связи этих изменений с когнитивными результатами у людей по-прежнему носят в основном корреляционный характер, а доказательства причинно-следственной связи между ними ограничены. Необходимы дальнейшие исследования для установления механизмов и тестирования вмешательств на основе микробиома.

Исследователи включили в исследование 30 взрослых мужчин с алкогольной зависимостью по критериям Диагностического и статистического руководства по психическим расстройствам, пятое издание (DSM-5), и 30 здоровых мужчин в качестве контрольной группы. Участники с нейропсихиатрическими, инфекционными, неопластическими, аутоиммунными или заболеваниями пищеварительной системы, а также те, кто недавно принимал антибиотики, пробиотики, пребиотики или длительно воздерживался от алкоголя, были исключены из исследования.

В ходе исследования были зафиксированы когнитивные функции с помощью мини-оценки психического состояния (MMSE) и Монреальской когнитивной оценки (MoCA), настроение с помощью шкалы тревожности Гамильтона (HAMA) и шкалы депрессии Гамильтона (HAMD), качество сна с помощью показателей Питтсбургского индекса качества сна (PSQI), а также клинические биохимические показатели, включая глюкозу, аспартатаминотрансферазу (AST), гамма-глутамилтрансферазу (GGT) и прямой билирубин (DBIL).

Секвенирование 16S рибосомальной ДНК в кале позволило составить профиль таксонов; метаболиты плазмы анализировали с помощью жидкостной хроматографии-тандемной масс-спектрометрии (LC-MS/MS) с анализом главных компонент (PCA) и структурно-дискриминантнного анализа (OPLS-DA), а затем с обогащением по Киотской энциклопедии генов и геномов (KEGG). Безмикробные мыши-самцы ежедневно в течение шести недель получали перорально 25% этанол (4 г/кг) или воду. Когнитивные функции оценивались с помощью тестов «Водный лабиринт Морриса» и «Распознавание новых объектов». Целостность ГЭБ оценивали по утечке FITC-декстрана и по белкам окклюдину, клаудину-5 с помощью вестерн-блоттинга и иммунофлюоресценции.

Безмикробным мышам была проведена трансплантация фекальной микробиоты (ТФМ) от пациентов с алкогольной зависимостью или здоровых доноров. Faecalibacterium prausnitzii вводили перорально; короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК) количественно определяли с помощью газовой хроматографии-тандемной масс-спектрометрии.

Клинически, люди с с алкогольной зависимостью демонстрировали худшие когнитивные функции, более высокий уровень тревожности и депрессии, а также худший сон по сравнению с контрольной группой. Оценки по шкалам MMSE и MoCA были ниже, а оценки по шкалам HAMA, HAMD и PSQI были выше. Результаты рутинных лабораторных исследований отражали стресс, связанный с алкоголем: количество эритроцитов и тромбоцитов было снижено, а показатели печени, включая AST, GGT и DBIL, были повышены.

Профили 16S в кале показали умеренные различия в альфа-разнообразии, но четкое разделение в бета-разнообразии. Эффект линейного дискриминантного анализа выявил снижение Ruminococcaceae и Faecalibacterium с увеличением Streptococcaceae и Enterobacteriaceae; на уровне родов количество Faecalibacterium уменьшилось, а Streptococcus увеличилось. Метаболомика плазмы показала сильные изменения в липидах, аминокислотах и желчных кислотах. Корреляционные сети связывали дифференциальные таксоны, включая Faecalibacterium, с несколькими измененными метаболитами, но не устанавливали прямой связи с когнитивными показателями, что указывает на паттерны микробиом-метаболиты, которые могут сопровождать нейроповеденческие различия.

У мышей шестинедельное воздействие этанола ухудшало память. В поведенческих тестах животные, получавшие этанол, демонстрировали худшие результаты. Повысилась проницаемость ГЭБ, о чем свидетельствовала большая утечка FITC-декстрана в префронтальной коре и гиппокампе. Целостность плотных соединений была нарушена, о чем свидетельствовало снижение окклюдина и клаудина-5 в этих областях, что подтверждалось иммунофлюоресценцией. У безмикробных мышей была подтверждена причинно-следственная связь между кишечником и мозгом.

После ТФМ мыши, получившие микробиоту доноров с алкогольной зависимостью, показали больше утечки FITC-декстрана в префронтальной коре и гиппокампе, чем мыши, получившие здоровую микробиоту. У них также была более низкая экспрессия окклюдина и клаудина-5. Альфа-разнообразие было одинаковым в обеих группах, что позволяет предположить, что дисбиотическое сообщество само по себе может ослабить ГЭБ.

С терапевтической точки зрения, добавление Faecalibacterium prausnitzii мышам, подвергшимся воздействию этанола, улучшило поведение и барьерную функцию. Пространственная память улучшилась, а распознавание объектов восстановилось. Проницаемость уменьшилась, а белки плотных соединений восстановились до контрольных уровней в префронтальной коре и гиппокампе. Состав микробиома изменился: уменьшилось количество Lactobacillaceae и Helicobacteraceae, а Faecalibacterium увеличилось. КЦЖК увеличились, включая масляную, валериановую и капроновую кислоты и поскольку КЦЖК могут укреплять эндотелиальные соединения, изменять сигнализацию ядерного фактора каппа (NF-?B) и уменьшать нейровоспаление, эти изменения метаболитов предлагают правдоподобный механизм восстановления. Однако микробиологические изменения представляют собой скорее модификации, чем полное «восстановление» здоровой структуры сообщества.

Таким образом, это исследование связывает ежедневное употребление алкоголя с конкретным нейрососудистым риском: более проницаемой ГЭБ, которая сопровождается когнитивным снижением. Демонстрируя, что микробиота пациентов с алкогольной зависимостью вызывает разрушение барьера у безмикробных мышей после ТФМ, оно переводит ось кишечник-мозг из категории ассоциации в категорию причинно-следственной связи. Не менее важно, что Faecalibacterium prausnitzii, пробиотик нового поколения, производящий бутират, повысил уровень КЦЖК, восстановил плотные соединения и улучшил память у мышей, подвергшихся воздействию этанола.

Будущие исследования на людях потребуют тщательного учета половых особенностей, оптимальной дозировки, жизнеспособности микроорганизмов и взаимодействия вмешательства со стратегиями, такими как сокращение потребления алкоголя. В совокупности эти результаты подтверждают целесообразность использования стратегий, направленных на микробиом, для защиты здоровья нервно-сосудистой системы и когнитивных функций у групп риска.

Источник: microbius.ru

Комментарии: