Исследователи связали микробиом кишечника с последствиями травмы спинного мозга

Исследователи из Университета штата Огайо составили подробный генетический каталог микробов кишечника мышей и изучили, как их состав меняется после травмы спинного мозга. В экспериментах восполнение бактерии Lactobacillus johnsonii сопровождалось снижением воспаления и стабилизацией потери веса, а 19 видов бактерий связали с нарушением обмена азота у животных.

Результаты опубликованы в журналах Communications Biology и NPJ Biofilms and Microbiomes. Авторы подчёркивают, что это ранние исследования на мышах: они помогают понять возможные механизмы осложнений, но сами по себе не доказывают эффективность лечения у людей.

Для каталога команда проанализировала 333 образца фекалий и собрала 6635 черновых геномов микроорганизмов. Они охватывают около 80% микробиома кишечника одной из наиболее распространённых лабораторных линий мышей. В набор вошли также вирусы, способные влиять на взаимодействие бактерий.

Микробиом сравнивали у самцов и самок в течение шести месяцев. В исследование включили животных с повреждениями на разных уровнях грудного отдела спинного мозга, а также мышей без травмы. Повреждение в верхней части грудного отдела полностью нарушало контроль мозга над симпатическими нервами, влияющими на кишечник; травма в нижней части ослабляла этот контроль частично.

Состав кишечных бактерий менялся в зависимости от уровня травмы, пола животных и времени после повреждения. Однако Lactobacillus johnsonii устойчиво становилась менее распространённой. Когда учёные повторно ввели эту бактерию травмированным мышам, некоторые симптомы уменьшились. По мнению авторов, одной бактерии может быть недостаточно: после введения ей также нужны подходящие условия и питательные вещества, которые зависят от других обитателей кишечника.

Отдельный анализ выявил нарушение баланса азота только у самцов с травмой. У них стало меньше бактерий, участвующих в преобразовании определённого соединения в доступную организму форму азота. Это могло нарушить химические сигналы, связанные с работой мышц. С потерей азота связывают истощение мышц у людей, однако обнаруженную закономерность пока показали лишь на мышах. Выделение 19 видов, наиболее тесно связанных с изменениями, может помочь точнее изучить этот процесс.

Каталог позволяет исследовать не только отдельные виды, но и обмен веществами между микроорганизмами. Одни бактерии могут делиться питательными веществами, другие — конкурировать за них. Поэтому простое добавление недостающего микроба, отмечают авторы, не обязательно восстановит работу всей кишечной экосистемы.

«Мы часто думаем о травме спинного мозга как о проблеме, которая начинается и заканчивается в спинном мозге. Но наши результаты показывают, что нужно рассматривать её гораздо шире», — сказал Филлип Попович, профессор и руководитель кафедры нейронаук Медицинского колледжа Университета штата Огайо.

Лаборатория Поповича изучает, как повреждение автономной нервной системы влияет на иммунитет и работу внутренних органов, в том числе кишечника. По словам исследователя, связь мозга, спинного мозга и органов может нарушаться не только после травм, но и при таких заболеваниях, как инсульт, болезнь Альцгеймера и боковой амиотрофический склероз. Поскольку кишечник доступнее для воздействия, изучение его микробиома может в перспективе подсказать новые способы поддержать здоровье и восстановление пациентов.