Микробиом кишечника может помочь выявить людей с риском деменции

Новое исследование, опубликованное в журнале MedComm, показывает, что состав кишечных бактерий и метаболитов может служить биомаркером для диагностики легких когнитивных нарушений и предсказания скорости их прогрессирования. Ученые из Университета Кардиффа и Имперского колледжа Лондона обнаружили специфические бактериальные и химические маркеры, которые с высокой точностью отличают людей с когнитивными нарушениями от здоровых.

Пары с разной когнитивной функцией

Исследователи проанализировали образцы фекалий 35 пожилых людей, большинство из которых были парами, живущими вместе, где у одного партнера было легкое когнитивное нарушение, а у другого нет. Такой дизайн позволил контролировать многие факторы окружающей среды и образа жизни, которые влияют на микробиом, такие как диета, место проживания и общие привычки.

Используя машинное обучение, команда проверила, могут ли образцы помочь диагностировать состояние и предсказать, насколько быстро оно будет прогрессировать. Результаты показали, что люди с легкими когнитивными нарушениями имели иной состав кишечных бактерий по сравнению с людьми без когнитивных нарушений.

Специфические бактериальные маркеры

В частности, у людей с легкими когнитивными нарушениями наблюдалось значительное повышение уровня бактерий Izemoplasmatales spp. и кишечного химического вещества пролина. Они также показали сниженные уровни бактерий Ruminococcus spp. и Lachnospira spp., а также более низкие уровни фумаровой кислоты.

Эти бактерии принадлежат к более крупной группе, которая была связана со здоровьем мозга в предыдущих исследованиях. Команда также протестировала эти бактериальные маркеры в независимой группе людей из предыдущего исследования и обнаружила, что маркеры все еще могут отличать людей с легкими когнитивными нарушениями от здоровых лиц.

Маркеры, связанные с более быстрым когнитивным снижением

Исследователи наблюдали за людьми с легкими когнитивными нарушениями в течение года. Они обнаружили, что те, чьи начальные образцы имели более высокие уровни бактерий Bilophila spp. и химических веществ аргинина, аспарагиновой кислоты и гипоксантина, а также более низкие уровни Coprococcus spp., демонстрировали более быстрое снижение памяти и мыслительных навыков.

Соавтор исследования доктор Ю Чжоу из Университета Кардиффа отмечает, что легкие когнитивные нарушения затрагивают примерно одного из четырех пожилых людей во всем мире, но у нас нет простого способа определить, у кого состояние будет быстро прогрессировать. Команда обнаружила, что комбинация кишечных бактерий и химических веществ может отличать людей с легкими когнитивными нарушениями от здоровых лиц с высокой точностью, а определенные кишечные химические вещества были сильно связаны с более быстрым снижением в течение следующего года.

Ось кишечник-мозг: двунаправленная связь

Эти результаты добавляют к растущему пониманию оси кишечник-мозг, двунаправленной системы коммуникации между желудочно-кишечным трактом и центральной нервной системой. Кишечные бактерии производят множество метаболитов, которые могут влиять на функцию мозга через различные механизмы, включая воздействие на блуждающий нерв, иммунную систему и выработку нейротрансмиттеров.

Предыдущие исследования уже показали, что воспаление кишечника может влиять на здоровье мозга, а изменение состава микробиоты связано с различными неврологическими и психическими расстройствами. Настоящее исследование расширяет это понимание, показывая, что специфические профили микробиома могут не только отражать текущее когнитивное состояние, но и предсказывать будущие изменения.

Потенциал для ранней диагностики

Одним из наиболее важных аспектов этого исследования является потенциал для разработки неинвазивных диагностических тестов. В настоящее время диагностика легких когнитивных нарушений опирается на нейропсихологическое тестирование и методы нейровизуализации, которые могут быть дорогостоящими и не всегда доступными. Анализ образцов стула представляет собой значительно более простой и менее инвазивный подход.

Если эти результаты подтвердятся в более крупных исследованиях, тест на основе микробиома мог бы стать ценным инструментом скрининга, помогающим выявить людей с высоким риском быстрого когнитивного снижения. Это особенно важно, поскольку раннее вмешательство может быть более эффективным для замедления прогрессирования к деменции.

Связь с другими исследованиями деменции

Эти находки дополняют другие исследования в области деменции, включая работы по роли тау-белка в развитии когнитивных нарушений. Понимание того, как различные факторы, включая микробиом кишечника, влияют на накопление патологических белков и нейровоспаление, может привести к более комплексным подходам к профилактике и лечению.

Интересно, что некоторые из выявленных метаболитов, такие как пролин и аргинин, участвуют в различных биохимических путях, которые могут влиять на функцию мозга. Например, пролин может действовать как нейромодулятор, а аргинин является предшественником оксида азота, важного сигнального молекулы в нервной системе.

Ограничения и направления будущих исследований

Несмотря на многообещающие результаты, исследование имеет определенные ограничения. Во-первых, размер выборки был относительно небольшим (35 участников), и необходимы более крупные исследования для подтверждения этих находок. Во-вторых, хотя дизайн с парами помог контролировать некоторые факторы окружающей среды, он не может исключить все возможные смешивающие переменные.

Кроме того, исследование показало корреляцию между составом микробиома и когнитивными нарушениями, но не установило причинно-следственную связь. Неясно, являются ли изменения в микробиоме причиной когнитивного снижения, его следствием или и тем, и другим одновременно. Лонгитюдные исследования с вмешательством, например, с использованием пробиотиков или пребиотиков, могли бы помочь прояснить эти вопросы.

Практические последствия

Если связь между микробиомом и когнитивным здоровьем подтвердится, это откроет новые возможности для профилактики и лечения. Диетические вмешательства, пробиотики и другие подходы, направленные на модуляцию состава кишечной микробиоты, могли бы стать частью комплексной стратегии для сохранения когнитивного здоровья у пожилых людей.

Особенно важно, что такие вмешательства, как правило, безопасны и имеют мало побочных эффектов по сравнению с фармакологическими подходами. Это делает их привлекательными для длительного применения в профилактических целях. Кроме того, понимание индивидуальных профилей микробиома могло бы позволить персонализированные рекомендации по питанию и образу жизни для оптимизации когнитивного здоровья.

Заключение

Исследование ученых из Университета Кардиффа предоставляет убедительные доказательства того, что состав кишечного микробиома и профиль метаболитов могут служить биомаркерами для диагностики легких когнитивных нарушений и предсказания скорости их прогрессирования. Выявленные специфические бактериальные и химические маркеры могут привести к разработке простых неинвазивных диагностических тестов.

Эти результаты подчеркивают важность оси кишечник-мозг в поддержании когнитивного здоровья и открывают новые возможности для профилактики и лечения деменции через модуляцию кишечной микробиоты. Дальнейшие исследования должны подтвердить эти находки в более крупных когортах и выяснить, могут ли вмешательства, направленные на микробиом, действительно замедлять когнитивное снижение.