Медоева М.А., Епхиев А.А.
ОСЬ «МИКРОБИОТА-КИШЕЧНИК-МОЗГ» И ЕЕ ТЕРАПЕВТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ПРИ НЕЙРОДЕГЕНЕРАТИВНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ *
Аннотация:
в работе представлены современные знания о механизмах, регулирующих ось микробиота-кишечник-мозг при нейродегенеративных заболеваниях, с особым упором на взаимодействие между микробиомом кишечника и глиальными клетками (микроглией, астроцитами и олигодендроцитами).
Ключевые слова:
микробиом, кишечник, глия, нейродегенеративные заболевания
Желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) человека населен самым разнообразным микробным сообществом в организме человека, включая бактерии, грибы, вирусы и археи. В кишечнике человека идентифицировано около 2000 видов бактерий, и, по оценкам, кишечная микробиота содержит в 150 раз больше генов, чем геном человека. Огромный генетический и метаболический потенциал кишечного микробиома лежит в основе его повсеместного распространения почти во всех аспектах биологии человека, включая поддержание здоровья, развитие, старение и заболевания. Известные биологические функции микробиома кишечника взрослого включают регуляцию сбора питательных веществ из рациона,13 регуляцию иммунитета и аутоиммунитета, поддержание целостности кишечного барьера, обмен холестерина, трансформация желчных кислот (ЖК), продукция антимикробных пептидов и метаболизм лекарств. Недавние исследования показали, что микробиом кишечника человека является основным детерминантом метаболома (полный набор низкомолекулярных метаболитов) плазмы, потенциально играя более доминирующую роль, чем генетика [1,2,3]. Примечательно, что дисбиоз признан одним из 12 обновленных признаков старения, еще раз подчеркивая важность микробиома.Накопилось много данных, выявляющих двунаправленную связь между микробиомом кишечника и центральной нервной системой (ЦНС), называемую «осью микробиота-кишечник-мозг». Хотя кишечник и мозг анатомически разделены, существует несколько путей, по которым кишечная микробиота связывается с ЦНС. К ним относятся модуляция иммунной системы, блуждающего нерва, кишечной нервной системы (ENS), нейроэндокринной системы и системы кровообращения посредством выработки нейроактивных веществ, метаболитов и гормонов. Исследования показали, что микробиота кишечника способна продуцировать или стимулировать выработку нейротрансмиттеров, включая серотонин, дофамин и ?-аминомасляную кислоту (ГАМК). Растет признание роли кишечного микробиома в нейродегенеративных заболеваниях. Примечательно, что ранние изменения микробиома были обнаружены у пациентов с доклинической болезнью Альцгеймера (БА) и продромальной болезнью Паркинсона (БП). Более того, исследования на животных моделях предоставили убедительные доказательства того, что измененный микробиом кишечника стимулирует патогенез нейродегенеративных заболеваний, в первую очередь посредством модуляции функций и активации микроглии. Активация микроглии и нейровоспаление являются патологическими признаками нейродегенеративных заболеваний. Ось микробиота-кишечник-мозг представляет собой важный регулятор глиальных функций, что делает её действенной мишенью для воздействия на развитие и прогрессирование нейродегенеративных заболеваний.Микроглия — это первичные клетки врожденного иммунитета ЦНС, составляющие почти 10% клеток ЦНС. Хотя раньше ошибочно считалось, что клетки микроглиома никак не связаны с нарушениями ЦНС, оказалось, что они выполняют разнообразные, зависимые от контекста, функции, занимающие центральное место в развитии ЦНС, гомеостазе и заболеваниях. В гомеостатических условиях микроглия способствует регуляции многочисленных физиологических функций, включая нейрогенез, ангиогенез, поддержание целостности ГЭБ, синаптическую обрезку и ремоделирование, синаптическую передача, здоровье миелина, а также фагоцитоз и удаление апоптотических нейронов и клеточного мусора. Микроглия оперативно реагирует на различные изменения окружающей среды в ЦНС, вызывая широкий спектр клеточных альтераций для восстановления гомеостаза.Взаимодействие между микроглией и микробиотой кишечника начинается в раннем возрасте. Ряд исследований, проведённых на мышах, показали, что в гомеостатических условиях микробиом кишечника отвечает за регулирование созревания и активации микроглии посредством высвобождения короткоцепочечных жирных кислот (SCFA) [4,5]. Также исследования показали, что помимо регуляции гомеостаза микроглии, метаболиты, полученные из микробиоты кишечника, также играют решающую роль в запуске гибели микроглиальных клеток. Во время старения повышенный уровень кишечного микробного метаболита изоамиламина (IAA) пересекает ГЭБ и индуцирует апоптоз микроглии путем активации S100. Передача кальций-связывающего белка S100A8. Старение является преобладающим фактором риска нейродегенеративных заболеваний в результате накопления нейропатологий в течение жизни. Примечательно, что микробиом кишечника долгожителей ассоциирован с «молодыми» признаками (истощение воспалительных патобионтов и обогащение полезных комменсалов), демонстрируя высокий уровень сходства с таковыми у молодых людей. Тремя потенциальными точками вмешательства для регулирования оси микробиота-кишечник-мозг являются кишечный барьер, ГЭБ и мозговые оболочки. Нарушение целостности барьеров вызывает активацию глии и нейродегенерацию. Таким образом, восстановление целостности этих биологических барьеров является многообещающим средством противодействия дисфункциональным состояниям глии при нейродегенеративных заболеваниях. Среди биологических барьеров воздействие на кишечный барьер представляет собой наиболее многообещающий и простой подход, учитывая прямое взаимодействие между микробиотой кишечника и кишечным барьером. Кроме того, появляется все больше данных, свидетельствующих о том, что периферическая иммунная система может влиять на нейродегенеративные процессы непосредственно на периферии. Изменения микробиома кишечника у пациентов с нейродегенеративными заболеваниями побудили исследователей изучить клиническое применение терапии на основе микробиома, включая пребиотики, пробиотики и трансплантацию фекальной микробиоты (FMT). По данным Международной научной ассоциации пробиотиков и пребиотиков (ISAPP), пробиотики определяются как «живые микроорганизмы, которые при введении в адекватных количествах приносят пользу для здоровья хозяина». Пребиотик определяется ISAPP как «субстрат, который избирательно используется микроорганизмами хозяина, принося пользу для здоровья». Пребиотики – это неперевариваемые вещества, которые избирательно стимулируют рост полезных бактерий для увеличения производства связанных метаболитов. Проведенные исследования последовательно продемонстрировали благотворное влияние пробиотиков и пребиотиков на когнитивные функции на животных моделях [6,7]. Это объясняется их способностью повышать целостность кишечного барьера и ГЭБ, а также способствовать разрешению воспаления кишечника. Пробиотики и пребиотики оказываются эффективными в восстановлении полезной микробиоты кишечника и восстановлении метаболических функций, особенно видов, продуцирующих SCFAs, что приводит к повышенным уровням SCFAs. Уменьшение нарушений биологического барьера в сочетании со снижением системных уровней ЛПС ослабляет системное воспаление и активацию глии, что приводит к уменьшению патологии нейродегенеративных заболеваний. Кроме того, введение пробиотиков и пребиотиков, по-видимому, способствует восстановлению нейромедиаторных систем в моделях нейродегенеративных заболеваний. Что касается FMT, это процедура переноса микробной экосистемы здорового донора в желудочно-кишечный тракт реципиента с целью изменения микробиома кишечника реципиента и лечения заболеваний, связанных с дисбиозом кишечника. За последние годы FMT претерпела значительные изменения, превратившись из относительно грубой процедуры переноса свежего донорского стула в основной вариант лечения. Эта эволюция становится возможной благодаря разработке стандартизированных продуктов FMT с повышенным вниманием к их фармацевтическому составу, фармакокинетике, фармакодинамике и токсичности. Ключевым преимуществом FMT является способность переносить как благоприятные микробы, так и их сложную поддерживающую экосистему. Одной из новых разработок препаратов данного вида терапии является SER-109, который представляет собой пероральный микробиомный терапевтический препарат, вводимый в форме капсул, что устраняет необходимость в эндоскопических процедурах. Исследования, проведённые на мышах, показали, FMT как у здоровых контрольных мышей, так и у мышей дикого типа продемонстрировал многообещающие результаты в коррекции дисбиоза кишечника и облегчении нейродегенерации на моделях нейродегенеративных заболеваний на мышах-реципиентах [8]. Эти положительные результаты можно объяснить увеличением количества полезных микробов и повышением уровня полезных метаболитов, что приводит к восстановлению кишечного барьера и целостности ГЭБ. Следовательно, у мышей-реципиентов наблюдалось снижение системного воспаления, активации глии и нейровоспаления.
Номер журнала Вестник науки №2 (71) том 3
Ссылка для цитирования:
Медоева М.А., Епхиев А.А. ОСЬ «МИКРОБИОТА-КИШЕЧНИК-МОЗГ» И ЕЕ ТЕРАПЕВТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ПРИ НЕЙРОДЕГЕНЕРАТИВНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ // Вестник науки №2 (71) том 3. С. 651 - 657. 2024 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/13061 (дата обращения: 17.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2024. 16+