Исследование показывает, как кишечные бактерии могут улучшить психическое здоровье

Исследователи определили, как Lactobacillus (лактобациллы — род бактерий), член микробиомного сообщества нашего кишечника, влияет на критический белок иммунной системы, влияя на уровень стресса и психическое здоровье. Результаты могут привести к новым способам предотвращения и лечения депрессии и тревоги с использованием специально разработанных пробиотических добавок.

Связь между кишечным микробиомом и мозгом стала областью внимания исследований психологических расстройств. Исследования показали, что нарушение микробного сообщества кишечника связано со стрессом и перепадами настроения, причем Lactobacillus оказались одним из основных семейств бактерий, количество которых уменьшается при таких расстройствах.

Лактобактерии можно найти в ферментированных продуктах, таких как йогурт, ферментированные овощи (оливки, соленые огурцы, квашеная капуста), салями и хлеб на закваске.

Ранние попытки манипулировать кишечными микробами с помощью полезных бактерий – пробиотиков – дали неоднозначные результаты, в основном из-за огромной сложности микробиома, который, по оценкам, включает 39 триллионов микроорганизмов. Используя метод, который не часто используется, исследователи из Университета Вирджинии (UVA) изучили механизм, лежащий в основе того, как лактобактерии влияют на психическое здоровье.

«Из наших предыдущих исследований мы знали, что лактобактерии полезны при расстройствах настроения и теряются после психологического стресса, но основные причины оставались неясными, в первую очередь из-за технических проблем, связанных с изучением микробиома», — сказал Альбан Готье, один из авторов исследования.

Чтобы обойти эти технические проблемы, исследователи использовали гнотобиотический консорциум из восьми бактериальных штаммов, включая два штамма Lactobacillus, под названием Altered Schaedler Flora (ASF). Гнотобиотика — это исследование организмов, каждый микроб которых тщательно контролируется.

Они подвергали мышей воздействию двух рандомизированных легких стрессоров каждый день в течение трех недель, нарушая их микробиом и снижая уровень лактобактерий. Чтобы определить, является ли нарушенный микробиом маркером или фактором, способствующим тревожному и депрессивному поведению, исследователи перенесли микробиоту от мышей, подвергшихся стрессу, мышам, свободным от микробов, без микроорганизмов, живущих на них или в них.

Они обнаружили, что поведение передавалось вместе с микробиотой, что указывает на то, что переноса бактерий достаточно, чтобы управлять поведением, связанным с перепадами настроения и воздействием стресса окружающей среды.

Чтобы понять, как это произошло, исследователи провели метаболомику сыворотки мышей, получивших стрессовый микробиом. Единственным цитокином, белком, секретируемым клетками иммунной системы, который был значительно изменен, был гамма-интерферон, уровень которого у этих мышей был снижен. Он имеет решающее значение для врожденного и адаптивного иммунитета против вирусных и некоторых бактериальных инфекций.

Используя неизмененный ASF или ASF с удаленными двумя штаммами лактобацилл, исследователи создали мышей с бактерией или без нее, чтобы выяснить, ответственна ли она за изменение выработки гамма-интерферона. Обе группы мышей подверглись воздействию стрессоров, после чего был проанализирован их мозг.

В целом, у Lactobacillus -отрицательных мышей наблюдалась повышенная активация нейронов в областях мозга, связанных со страхом и тревогой, по сравнению с Lactobacillus -положительными мышами.

Свежие группы Lactobacillus -положительных и -отрицательных мышей подвергали стрессу, удерживая их по два часа в день в течение семи дней. Было обнаружено, что только мыши без Lactobacillus оказались более восприимчивыми к стрессу.

Измерения, проведенные до и после стресса, показали, что у Lactobacillus -отрицательных мышей концентрация гамма-интерферона была ниже, чем у положительных мышей, демонстрируя, что в отсутствие белка мыши более восприимчивы к стрессу окружающей среды. А у мышей, которым вводили антитела, нейтрализующие гамма-интерферон, наблюдалась повышенная реакция на острый стресс.

Исследователи говорят, что их результаты обеспечивают новую основу для понимания роли кишечного микробиома и иммунной системы при психологических расстройствах.

«Имея эти результаты, у нас есть новые инструменты для оптимизации разработки пробиотиков, которые должны ускорить открытия новых методов лечения», — сказала Андреа Мерчак, ведущий автор исследования. «Самое главное, теперь мы можем изучить, как можно исследовать поддержание здорового уровня лактобактерий и/или гамма-интерферона для предотвращения и лечения тревоги и депрессии».

Исследование было опубликовано в журнале Brain, Behavior and Immunity.