Американські вчені описали потенційний механізм впливу кишкового мікробіому на нормальний розвиток соціальної поведінки. Їхні досліди на даніо-реріо свідчать, що на ранньому етапі життя здорова мікрофлора кишківника сприяє нормальному розвитку мікроглії мозку та формуванню мережі відростків і синапсів нейронів, залучених до соціальної поведінки. Тому тварини, яких у ранньому житті позбавляли кишкових бактерій, демонстрували відчуженість, у порівнянні з контрольними, йдеться у статті журналу PLOS Biology.
Що за пов'язаність кишківника та мозку?
Численні дослідження останніх років продемонстрували, що кишківник не варто розглядати лише як орган травної системи. Він є оселищем для великої кількості бактерій, що необхідні нам для здорового функціонування. Зокрема, порушення нормального складу кишкового мікробіому пов'язували з вадами розвитку нервової системи, а спрямовані на його виправлення лікування — з покращеннями поведінкових проявів розладу аутистичного спектра. Але відповідних досліджень все ще недостатньо для розуміння та використання механізму цього зв'язку кишківника й мозку. Тому вчені з Орегонського університету вирішили уточнити, як саме бактерії кишківника впливають на соціальну поведінку — поки що риб.
Чому дослідження провели на рибах?
Піддослідними у цій роботі були личинки риб даніо-реріо (Danio rerio). Вони популярні в нейробіології модельні організми через свою прозорість, що дає можливість простежити за розвитком їхнього мозку. Науковці поставили собі завдання з'ясувати, як відрізнятиметься соціальна поведінка риб, яких виростили з нормальною для них мікробіотою кишківника від поведінки риб, яких протягом першого тижня життя ростили узагалі без бактерій, і якими змінами в розвитку мозку це пояснюється. За тваринами спостерігали при досягненні ними чотирнадцятиденного віку, коли у них з'являється соціальна поведінка.
Як поводилися риби з дефіцитом бактерій?
Рибки, які перші сім днів життя провели без кишкових бактерій, у двотижневому віці показали помітно меншу тенденцію до гуртування, ніж звичайні. Вони проводили менше часу поблизу своїх родичів, а також рідше орієнтувалися до них.
Вивчення мозку тварин вказало, що за порушеннями стоять структурні зміни. Зокрема, у рибок, які не мали на початку життя бактерій, нейрони, відповідальні за соціальну поведінку, мали щільнішу і складнішу мережу відростків, ніж у контрольних риб. Тож схоже, що кишкова мікробіота має модулюючу роль на розвиток нейронів. Але вона діє лише протягом недовгого часового вікна на ранньому етапі життя.
Наступні досліди показали, що вплив мікробіоти на мережу відростків нейронів опосередкований мікроглією — сукупністю імунних клітин мозку, які підтримують функціональність нейронів, у тому числі впливаючи на ріст їхніх відростків. У рибок, що їм невистачало мікробів, відмітили суттєво менше клітин мікроглії, ніж у контрольних. А ті, що були, менше експресували ген c1qa, який залучений до формування зв'язків між нейронами. Автори сподіваються, що ці знання допоможуть краще зрозуміти зв'язок кишкових бактерій та порушень розвитку нервової системи у людей.
Ми також писали, що кишкові бактерії мають вплив на мозок ще навіть до народження. Досліди на мишах свідчать, що здоровий мікробіом матері сприяє нормальному розвитку мозку у плода.