Связь между микробиомом кишечника, воспалением и депрессией

С каждым днем все яснее становится, что микробиом кишечника может влиять на здоровье человека, включая психическое здоровье. Однако, какие именно бактериальные виды влияют на развитие заболеваний и как именно они это делают, только начинает выясняться. Например, некоторые исследования обнаружили убедительные связи между одним видом кишечной бактерии, Morganella morganii, и большим депрессивным расстройством. Но до сих пор никто не мог точно сказать, помогает ли эта бактерия вызвать расстройство, изменяет ли расстройство микробиом или существует ли другая причина.

Теперь исследователи из Гарвардской медицинской школы выявили биологический механизм, который подтверждает, что M. morganii влияет на здоровье мозга и предоставляет правдоподобное объяснение того, как это происходит. Результаты исследования, опубликованные в журнале Journal of the American Chemical Society, предполагают, что молекула, стимулирующая воспаление, играет ключевую роль, и предлагают новую мишень, которая может быть полезной для диагностики или лечения некоторых случаев этого расстройства.

Они также предоставляют дорожную карту для изучения того, как другие члены микробиома кишечника влияют на здоровье человека и поведение. «Существует множество исследований, связывающих микробиом кишечника с депрессией, и это исследование делает следующий шаг, приближая нас к реальному пониманию молекулярных механизмов, лежащих в основе этой связи», — сказал старший автор Джон Кларди, профессор биологической химии и молекулярной фармакологии в Институте Блаватника Гарвардской медицинской школы.

Воспалительное открытие

Исследование показало, что загрязняющее вещество, известное как диэтаноламин (DEA), иногда заменяет сахарный спирт в молекуле, которую M. morganii производит в кишечнике. Эта аномальная молекула активирует иммунный ответ, который нормальная молекула не вызывает, стимулируя высвобождение воспалительных белков, называемых цитокинами, в частности интерлейкина-6 (IL-6), как выяснила команда. «Это составляет связную картину: от M. morganii в начале до депрессии в конце», — предполагают авторы, поскольку хроническое воспаление способствует развитию многих заболеваний и связано с депрессией.

Связь усиливается предыдущими исследованиями, которые ассоциируют IL-6 с большим депрессивным расстройством и связывают M. morganii с воспалительными заболеваниями, такими как диабет 2 типа и воспалительные заболевания кишечника (ВЗК). Для подтверждения того, что этот дефектный продукт M. morganii является определенной причиной большого депрессивного расстройства, потребуется дальнейшее исследование, чтобы оценить, сколько случаев связано с этим фактором.

Новая опора для борьбы с депрессией

DEA используется в промышленных, сельскохозяйственных и потребительских продуктах. «Мы знали, что микрозагрязнители могут включаться в жирные молекулы в организме, но не знали, как это происходит и что происходит дальше», — сказал Кларди. «Метаболизм DEA в иммунный сигнал был совершенно неожиданным». Команда предполагает, что DEA может быть добавлен в растущий список биомаркеров, используемых для обнаружения некоторых случаев большого депрессивного расстройства.

Исследование также усиливает аргументы в пользу того, что большое депрессивное расстройство, или его подмножество, может рассматриваться как аутоиммунное или аутоинфламматорное заболевание и быть успешно лечимым с помощью иммуномодулирующих препаратов, сказал Кларди. Более того, выявление того, как продукт бактерии может изменять иммунную функцию человека через включение загрязнителя, открывает дверь для изучения воздействия других бактерий кишечника на иммунитет и другие биологические системы человека, добавили авторы. «Теперь, когда мы знаем, что ищем, думаю, мы можем начать исследовать другие бактерии, чтобы посмотреть, делают ли они похожую химию, и начать находить другие примеры того, как метаболиты могут влиять на нас», — сказал Кларди.

Связь лабораторий для установления связей

Этот прорыв стал возможен благодаря сочетанию исследований химии малых молекул, которые производят бактерии, с лабораторией Рамника Ксавьера, профессора медицины в Массачусетской общей больнице, имеющей опыт в изучении того, как микробиом влияет на здоровье и заболевания на молекулярном уровне. Совместные усилия команды в последние годы расширили горизонты в расшифровке механизмов взаимодействия между кишечными бактериями, иммунной системой и исходами заболеваний.

Среди них: • Редкое достижение — связывание одной бактерии (A. muciniphila), молекулы, которую она производит, пути ее действия и биологического результата (защита от воспаления и повышение чувствительности к иммунотерапии рака).

• Показывает, что кишечная бактерия R. gnavus производит иммунно-стимулирующую цепочку сахарных молекул, что может объяснить ее связь с болезнью Крона и ВЗК.

• Обнаружение того, что казалось бы безвредная жирная молекула на поверхности бактерии S. pyogenes, вызывающей «ангину», на самом деле может активировать иммунную систему для высвобождения воспалительных цитокинов, что объясняет, почему эта бактерия иногда вызывает серьезные иммунные осложнения и как она может способствовать аутоиммунным заболеваниям, таким как волчанка, а также как можно улучшить иммунотерапию рака.

Эта жирная молекула принадлежит к семейству, известному как кардиолипины, и команда показала, что другие кардиолипины также могут вызывать высвобождение цитокинов. В новом исследовании ученые были удивлены, обнаружив, что когда DEA заменяет молекулу, которую производит M. morganii, она начинает действовать как кардиолипин.

• Иммунные клетки крови могут стать ключом к определению прогрессирования болезни Паркинсона
• Тело Бальбьяни: Раскрытие секрета эмбриональных начал
• Как химические реакции истощают питательные вещества в растительных напитках
• Двухразовая инъекция снижает риск ВИЧ на 96%
• Будущее контрацепции: на что надеяться в ближайшие годы
• Контрацепция и религия: как соблюсти баланс?
• Эволюция контрацептивов: от древних методов до современных технологий
• Жажда как индикатор обезвоживания: насколько она точна?