Состав нейропептидов в разных отделах мозга зависит от состава кишечной микробиоты

Влияние кишечной микробиоты на функционирование головного мозга в последние годы интенсивно изучается. Показано, что отклонения в видовом составе и численности кишечной микробиоты вносят свой вклад в развитие многих поведенческих и психических расстройств и болезней. Так, предыдущие исследования показали, что Lactobacillus helveticus может облегчить симптомы депрессии, вызванной стрессом, и когнитивные нарушения.

В новом исследовании, опубликованном в Science Signalling, китайские ученые продемонстрировали, что видовой состав и численность кишечной микробиоты оказывают влияние на совокупность всех нейропептидов головного мозга — пептидом.

Нейропептиды и пептидные гормоны представляют собой различные классы биологических модуляторов. Они высоко обогащены в центральной нервной системе и участвуют в большинстве физиологических и психологических процессов, включая репродукцию, питание, энергетический гомеостаз, боль, память, настроение, беспокойство, пути вознаграждения, возбуждение и циклы сна и бодрствования.

Исследователи работали с семью группами взрослых мышей-самцов, имеющих собственную естественную микробиоту. Четыре группы из исследуемых получали в течение месяца или живую бактерию L. helveticus, или убитую теплом бактерию L. helveticus, или живую бактерию Lactobacillus fermentum, или воду без пробиотика. Три оставшиеся группы получали уже в течение двух месяцев или воду без пробиотика, или живую бактерию L. helveticus в течение одного месяца и воду без пробиотика в течение еще одного месяца, или L. helveticus в течение двух месяцев.

После курса пробиотика ученые исследовали пептидом каждой мыши и видовой состав ее кишечной микробиоты, а также представленность разных видов кишечных бактерий.

Анализ пептидомов мышей из каждой группы показал, что изменение состава кишечной микробиоты отразилось и на представленности определенных нейропептидов в разных отделах головного мозга. Исследователи показали, что степень выраженности эффекта изменения состава микробиома зависела от нескольких факторов, в числе которых возраст животного и длительность приема пробиотика. Кроме того, прием L. helveticus вызывал гораздо более выраженные изменения в пептидоме, чем прием L. fermentum. Изменения в пептидоме гипоталамуса вызывал прием только живых бактерий, но не убитых нагреванием, а пептидом гиппокампа изменился в результате приема как живых, так и мертвых клеток L. helveticus. Численность некоторых бактерий проявляла выраженную корреляцию с содержанием определенного нейропептида: так, численность бактерий Anaerotruncus коррелировала с содержанием вазоактивного интестинального пептида. Наиболее ярко изменения в кишечном микробиоме отразились на уровне экспрессии нескольких нейропептидов, связанных с регуляцией аппетита.

Авторы работы также изучили, как увеличение численности L. helveticus в составе кишечной микробиоты может отразиться на концентрации кортиколиберина, уровень которого был повышен из-за стрессовых условий пренатального развития. (Кортиколиберин — стрессорный гормон, задействованный во многих психических и физиологических реакциях.) Они давали беременным самкам мышей вальпроевую кислоту и давали некоторым из их детенышей L. helveticus в виде пробиотика. Оказалось, что у мышей, не получавших пробиотик, уровень кортиколиберина был выше, чем у тех, кто его получал.