Что такое микробиом и почему он важен для нервной системы?
Микробиом представляет собой набор микроорганизмов (в основном бактерий, а также вирусов, грибов и архе), которые обитают человеческое тело. Их наибольшее разнообразие и концентрация находятся в желудочно -кишечном тракте. Эти микроорганизмы активно участвуют в ряде физиологических процессов, включая иммунную регуляцию, метаболизм и поддержание барьерной функции слизистых оболочек.
В последние годы интерес к взаимосвязи между кишечным микробиом и нервной системой быстро увеличился. Это взаимодействие известно как «микробиом — -дрейн -дрейн» и включает в себя сложную сеть нейронной связи, эндокринных медиаторов и иммунологических механизмов. Микробиом влияет не только на настроение и поведение, но также на развитие и регуляцию иммунной системы — ключевой элемент патогенеза аутоиммунных заболеваний, включая неврологические.
Какова связь между микробиомом и аутоиммунными заболеваниями нервной системы?
Аутоиммунные неврологические заболевания возникают, когда иммунная система по ошибке атакует клетки и структуры в нервной ткани. К ним относятся рассеянный склероз, миастения, аутоиммунный энцефалит, оптика нейромиелита и другие. Хотя точные механизмы развития аутоиммунных заболеваний нервной системы не до конца понятны, многие исследования показывают, что дисбаланс в микробиоме кишечника (дисбиоз) может быть важным фактором в инициировании или поддержании таких состояний. Патофизиологические механизмы, с помощью которых микробиом может влиять на аутоиммуны, включают:
- Иммунная модуляция -Микробиом участвует в поддержании баланса между различными типами иммунных клеток, такими как регуляторные Т-клетки и клетки Th17. Разрушение этого баланса может привести к воспалению и аутоиммунной реакции;
- Проницаемость кишечного барьера — Дисбиоз может нарушить целостность кишечного барьера, позволяя бактериальным компонентам и метаболитам войти в кровоток и вызывать иммунную активацию;
- Молекулярная мимика — Некоторые бактериальные компоненты могут выглядеть как молекулы из нервной системы. Это сходство может привести к «путанице» иммунной системы и аутоиммунной реакции;
- Производство нейроактивных соединений -Как-бактерии синтезируют такие вещества, как серотонин, гамма-аминомамическая кислота (ГАМК) и дофамин, которые могут влиять на центральную нервную систему и иммунную активность.
Что показывают исследования о взаимосвязи между микробиомом и рассеянным склерозом?
Рассеянный склероз — это хроническое аутоиммунное заболевание, которое влияет на миелиновую оболочку нервных волокон в мозге и спинном мозге. Данные показывают значительные различия в составе микробиома между случаями рассеянного склероза и не влияют на заболевание.
При рассеянном склерозе сообщается о снижении концентрации некоторых типов бактерий, например, как Faecalibacterium и Bifidobacteriumизвестный своим участием в поддержании анти -инфляционной кишечной среды. Кроме того, существует повышенное присутствие типов бактерий, связанных с повышенной воспалительной активностью. Некоторые из этих изменений в микробах также связаны с более высокой активностью заболевания и худшим прогнозом.
В экспериментальных исследованиях аутоиммунного энцефаломиелита у мышей перенос кишечной микробиоты от донора с рассеянным склерозом приводит к более выраженным симптомам, чем у незатронутых доноров.
Какова роль микробиома при других аутоиммунных неврологических заболеваниях?
- Миастения
При этом заболевании иммунная система образует антитела против рецепторов в нервно -мышечных синапсах, что нарушает передачу сигнала от моторных нейронов в мышечные волокна и приводит к мышечной слабости. Несколько исследований показали, что в случаях миастении в микробиоме существуют специфические изменения, которые, вероятно, поддерживают аутоиммунный процесс, стимулируя провоспалительные механизмы.
- Оптика нейромиелита
Это аутоиммунное заболевание, при котором антитела атакуют аквапорин-4-а-белок, участвующий в транспорте воды в центральной нервной системе, особенно в визуальных нервах и спинном мозге. В последние годы обсуждалась возможная роль микробиома, в том числе посредством взаимодействия с глиальными клетками и барьерными механизмами в гематоэнцефалическом барьере.
Какие терапевтические подходы, которые учитывают взаимосвязь между микробиомом и нервной системой, находятся в разработке?
Ввиду потенциала микробиома влияет на аутоиммунные процессы, ученые и клиницисты ищут методы для модуляции кишечной микрофлоры для лечения или поддержания ремиссии при аутоиммунных неврологических заболеваниях.
- Пробиотики и пребиотики
Пробиотики — это живые микроорганизмы, которые, взятые в достаточных количествах, могут иметь полезный эффект. Пребиотики — соединения, которые питают полезные бактерии, — также играют роль. Принятие таких добавок может положительно повлиять на иммунную регуляцию.
- Диетические режимы
Диета с высоким содержанием клетчатки, овощные полифенолы и ненасыщенные жиры способствуют развитию полезных бактерий и выработке коротких циров с антиобломающим действием. Существуют доказательства того, что средиземноморская диета или даже кетогенная диета могут повлиять на активность рассеянного склероза.
- Фасльная микробиотическая трансплантация
Хотя это все еще экспериментальный подход, трансплантация микробиоты от здорового донора к пациенту демонстрирует многообещающие результаты при некоторых аутоиммунных и метаболических заболеваниях. Однако его безопасность и эффективность в неврологических аутоиммунных условиях еще предстоит исследовать.
Каковы будущие перспективы?
Исследования на микробиоме все еще находятся на относительно ранней стадии, но они развиваются динамически. Будущие исследования, вероятно, могли бы выявить конкретные микробные «подписи» характеристики отдельных аутоиммунных заболеваний. Это позволило бы разработать персонализированную микробиомическую терапию.
Также ожидается, что новые классы лекарств будут разрабатываться в будущем, что может модулировать иммунные процессы, на которые влияет микробиом — отдельно или в сочетании с иммуномодулирующими агентами.
Ссылки:
1. Sittipo P, Choi J, Lee S, Lee Yk. Функция кишечной микробиоты при неврологических расстройствах, связанных с иммунитетом: обзор. J Нейринфляция. 2022; 19 (1): 154.
2. Berer K, Gerdes LA, Cekanaviciute E, et al. Микробиота кишечника из патентов рассеянного склероза обеспечивает спонтанный аутоимный эндепаломиелит у мышей. Proc Natl Acad Sci US A. 2017; 114 (40): 10719–24.
3. Miyake S, Kim S, Suda W, et al. Дисбиоз в кишечной микробиоте патентов с рассеянным склерозом. Plos один. 2015; 10 (9): E0137429.
4. Шарон Г., Сэмпсон Т.Р., Гешвинд Д.Х., Мазманский С.К. Центральная нервная система и кишечный микробиом. Клетка. 2016; 167 (4): 915-932.
5. Cekanaviciute E, Yo BB, Runia TF, et al. Бактерии кишечника из патентов рассеянного склероза модулируют Т -клетки человека. Proc Natl Acad Sci US A. 2017; 114 (40): 10713–8.
6. Mowry EM, Glenn JD. Динамика кишечного микробиома при рассеянном склерозе. Neurol Clin. 2018; 36 (1): 185–196.
7. Tremlett H, Bauer KC, Appel-Cresswell S, et al. Килочный микробиом при неврологическом заболевании человека. Энн Нейрол. 2017; 81 (3): 369–382.
8. Kowalski K, Mulak A. мозговой ось -микробиота при болезни Альцгеймера. J Neurogastroenterol Motil. 2019; 25 (1): 48–60.
9. Ochoa-Repáraz J, Kasper LH. Второй мозг: кишечная микробиота — связь между ожирением и расстройствами центральной нервной системы? Curr Obes Rep. 2016; 5 (1): 51–64.