Исследователи из Научного института Вейцмана показали на мышах, что кишечные микробы, которые в совокупности называются микробиомом кишечника, могут влиять на течение бокового амиотрофического склероза (БАС), также известного как болезнь Лу Герига. Как сообщалось сегодня в Nature, прогрессирование БАС-подобного заболевания было замедлено после того, как мыши получили определенные штаммы кишечных микробов или вещества, которые, как известно, выделяются этими микробами. Предварительные результаты показывают, что данные о регуляторной функции микробиома могут быть применимы к пациентам с БАС.
«Наша давняя научная и медицинская цель состоит в том, чтобы выяснить влияние микробиома на здоровье и болезни человека, при этом мозг представляет собой захватывающую новую область», - говорит профессор Эран Элинав из отдела иммунологии. Его команда провела исследование вместе с профессором Эраном Сигалом с факультета компьютерных наук и прикладной математики. Сигал уточняет: «Учитывая все больше доказательств того, что микробиом влияет на функцию мозга и болезни, мы хотели изучить его потенциальную роль в БАС». Исследованием руководили постдокторанты Drs. Эран Блахер и Ставрос Башиардес, а также штатный научный сотрудник доктор Хагит Шапиро, все в лаборатории Элинава. Они сотрудничали с доктором Дафной Ротшильд, постдокторантом в лаборатории Эрана Сигала, и доктором Марком Готкином, главой клиники болезней двигательных нейронов в медицинском центре Хадасса, а также с другими учеными из Вейцмана и других стран.
Ученые начали демонстрировать в серии экспериментов, что симптомы БАС-подобного заболевания у трансгенных мышей ухудшались после того, как этим мышам давали антибиотики широкого спектра действия, чтобы уничтожить значительную часть их микробиома. Кроме того, ученые обнаружили, что выращивание этих мышей, склонных к БАС, в стерильных условиях (в которых по определению мыши не несут собственного микробиома) чрезвычайно сложно, поскольку этим мышам было трудно выжить в стерильной среде.. В совокупности эти результаты намекают на потенциальную связь между изменениями в микробиоме и ускоренным прогрессированием заболевания у мышей, генетически предрасположенных к БАС.
Затем, используя передовые вычислительные методы, ученые охарактеризовали состав и функцию микробиома у мышей, склонных к БАС, сравнив их с обычными мышами. Они идентифицировали 11 микробных штаммов, которые изменились у мышей, склонных к БАС, по мере прогрессирования заболевания или даже до того, как у мышей развились явные симптомы БАС. Когда ученые выделили эти микробные штаммы и дали их один за другим - в виде пробиотических добавок - мышам, склонным к БАС, после лечения антибиотиками, некоторые из этих штаммов оказали явное негативное влияние на БАС-подобное заболевание. Но один штамм, Akkermansia muciniphila, значительно замедлил прогрессирование заболевания у мышей и продлил их выживаемость.
Чтобы раскрыть механизм действия Akkermansia, ученые исследовали тысячи небольших молекул, выделяемых кишечными микробами. Они сосредоточились на одной молекуле под названием никотинамид (NAM): его уровни в крови и в спинномозговой жидкости мышей, склонных к БАС, снижались после лечения антибиотиками и повышались после того, как этим мышам вводили аккермансию, которая была способна секретировать эту молекулу. Чтобы подтвердить, что NAM действительно является молекулой, секретируемой микробиомом, которая может препятствовать развитию БАС, ученые постоянно вводили NAM мышам, склонным к БАС. Клиническое состояние этих мышей значительно улучшилось. Подробное изучение экспрессии генов в их мозгу показало, что NAM улучшает работу их моторных нейронов.