Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Science, ученые обнаружили уникальный механизм, с помощью которого бактерии в кишечнике могут напрямую взаимодействовать с нейронами головного мозга, отвечающими за регуляцию аппетита и температуры тела.

Исследователи обнаружили, что молекулы бактерий, обитающих в желудочно-кишечном тракте, оказывают непосредственное влияние на нейроны гипоталамуса - области мозга, контролирующей аппетит и температуру тела. Depositphotos

Изучение путей взаимодействия между пищеварительным трактом и работой головного мозга является одной из наиболее перспективных областей современной медицины. Недавние исследования ученых продемонстрировали весьма любопытные способы связи между этими совершенно разными органами: от открытия новых клеток кишечника, способных почти мгновенно подключаться к нейронным синапсам, до свидетельства существования определенных видов кишечных бактерий, которые могут влиять на активность иммунных клеток мозга.

Исследование началось с анализа NOD-подобных рецепторов (домен олигомеризации нуклеотидов). Данный тип рецепторов обычно находится в определенных клетках иммунной системы и реагирует на присутствие бактериальных молекул, известных как муропептиды. (Дисфункции или нарушения в работе NOD2 могут привести к воспалительным заболеваниям кишечника, таким как болезнь Крона).

Новое исследование не только показало наличие рецепторов NOD2, экспрессируемых нейронами во многих частях мозга, но и выявило их высокую активность в гипоталамусе - области промежуточного мозга, отвечающей за гомеостаз организма и контролирующей такие метаболические функции, как аппетит и температура тела

В рамках эксперимента на животных ученые обнаружили, что муропептиды способны напрямую воздействовать на нейронную активность участков мозга, контролирующих аппетит. Так, у мышей, лишенных гена NOD2, наблюдалось быстрое увеличение веса и повышенная восприимчивость к метаболическим заболеваниям, включая диабет 2 типа. Фактически, исследование доказало, что без рецепторов NOD2 муропептиды кишечных бактерий не могут эффективно контролировать потребление пищи и регулировать температуру тела.

Чтобы убедится в достоверности своей гипотезы, исследователи проследили движение бактериальных молекул с помощью радиоактивных меток. Спустя примерно четыре часа после кормления животных мечеными муропептидами молекулы проникли в мозг и вступили в контакт с нейронами гипоталамуса.

Визуальное изображение обнаруженного механизма коммуникации . Институт Пастера / Паскаль Марсо

Интересно отметить, что влияние механизма муропептида/NOD2 было наиболее заметным у самок мышей старшего возраста. Исследование предполагает, что возрастной период грызунов коррелирует с пременопаузальным периодом жизни человека. Существует гипотеза, что гормональные изменения у женщин среднего возраста могут влиять на муропептид/NOD2, что приводит к ощущениям сильного жара и изменениям массы тела, характерным для менопаузы.

"Это очень необычно когда фрагменты бактерий кишечника напрямую воздействуют на такой стратегический центр мозга, как гипоталамус, который, как известно, управляет жизненно важными функциями, такими как температура тела, размножение, чувством голода или жажды", - сказал Пьер-Мари Лледо, автор нового исследования.

Пока что такие исследования проводились, только на животных. Поэтому для того, чтобы понять, какую роль играет эта взаимосвязь в метаболизме человека, необходимо провести дополнительные эксперименты и клинические испытания на людях.

Тем не менее, это исследование позволит лучше понять каким образом кишечник "общается" с мозгом. Более того, если механизм NOD2 будет воспроизведен у человека, перед исследователями откроются новые возможности для терапии метаболических заболеваний.

Новое исследование было опубликовано в журнале Science.

Источники: Институт Пастера, Journal Science.
(science.org/doi/10.1126/science.abj3986)
(https://www.pasteur.fr/en/press-area/press-documents/decoding-direct-dialog-between-gut-microbiota-and-brain)