ЗВ’ЯЗОК МІЖ МОЗКОМ ТА КИШЕЧНИКОМ ЛЮДИНИ Новини,Рекомендації по харчуванню

MIT-GutBrain-Axis-01-press_0

Система, яка отримала назву “органи на чіпі”, проливає світло на те, як бактерії травного тракту людини можуть впливати на неврологічні захворювання.

Багато в чому наш мозок і наш травний тракт глибоко пов’язані. Почуття знервованості може призвести до фізичного болю в шлунку, тоді як сигнали голоду з боку кишечника змушують нас почуватися дратівливими. Недавні дослідження навіть припустили, що бактерії, що живуть у нашому кишечнику, можуть впливати на деякі неврологічні захворювання.

Моделювання цих складних взаємодій у тварин, таких як миші, зробити досить важко, оскільки їх фізіологія сильно відрізняється від людської. Щоб допомогти дослідникам краще зрозуміти вісь кишечник — мозок, дослідники розробили систему «органи на чіпі», яка повторює взаємодію між мозком, печінкою та товстою кишкою.

Використовуючи цю систему, дослідники змогли змоделювати вплив мікроорганізмів, що живуть у кишечнику, на здорову тканину мозку та зразки тканин, отримані від пацієнтів із хворобою Паркінсона. Вони виявили, що коротколанцюгові жирні кислоти, які виробляються мікробами в кишечнику і транспортуються до мозку, можуть мати різний вплив на здорові та уражені клітини мозку.

«Хоча коротколанцюгові жирні кислоти значною мірою корисні для здоров’я людини, ми спостерігали, що за певних умов вони можуть ще більше посилити певні патологічні зміни на рівні головного мозку, такі як неправильне формування білка та загибель нейронів, пов’язані з хворобою Паркінсона», — говорить Мартін Трапекар з Массачусетського технологічного інституту. провідний автор дослідження.

Зв’язок кишечник-мозок

Протягом декількох років лабораторія Гріффіта розробляє мікрофізіологічні системи — невеликі пристрої, за допомогою яких можна вирощувати інженерні моделі тканин різних органів, з’єднаних мікрофлюїдними каналами. У деяких випадках ці моделі можуть пропонувати більш точну інформацію про захворювання людини, ніж моделі тварин, говорить Гріффіт.

У статті, опублікованій минулого року, Гріффіт і Трапекар використовували мікрофізіологічну систему для моделювання взаємодій між печінкою і товстою кишкою. У ході цього дослідження вони виявили, що коротколанцюгові жирні кислоти (SCFA), молекули, що виробляються мікробами в кишечнику, можуть за певних умов погіршити аутоімунне запалення, пов’язане з виразковим колітом. SCFA, до складу яких входять бутират, пропіонат та ацетат, також можуть мати сприятливий вплив на тканини, забезпечуючи підвищену імунну толерантність, їхня кількість відповідає приблизно 10 відсоткам енергії, яку ми отримуємо з їжею.

 

У новому дослідженні команда дослідників вирішила додати мозок та циркулюючі імунні клітини до своєї поліорганної системи. Мозок має багато взаємодій з травним трактом, які можуть реалізовуватись через кишкову нервову систему або через циркуляцію імунних клітин, поживних речовин та гормонів.

Кілька років тому Саркіс Мазманян, професор мікробіології з Caltech, виявив у мишей зв’язок між SCFA та хворобою Паркінсона. Він показав, що SCFA, які виробляються бактеріями під час споживання неперетравленої клітковини в кишечнику, прискорюють розвиток захворювання, тоді як у пацюків, вирощених у вільному від мікробів середовищі, захворювання розвивалось повільніше.

Гріффіт і Трапекар вирішили додатково дослідити знахідки Мазманяна, використовуючи їх мікрофізіологічну модель. Для цього вони об’єдналися з лабораторією Яєніша в Інституті Уайтхеда. Раніше Яніш розробив спосіб трансформації клітин фібробластів від пацієнтів Паркінсона в плюрипотентні стовбурові клітини, які потім можуть бути стимульовані до диференціації в різні типи клітин мозку — нейрони, астроцити та мікроглію.

Більше 80 відсотків випадків хвороби Паркінсона не можуть бути пов’язані з конкретною генною мутацією, але решта справді мають генетичну причину. Клітини, які дослідники використовували для своєї моделі хвороби Паркінсона, несуть мутацію, що викликає накопичення білка, — альфа-синуклеїна, який пошкоджує нейрони і викликає запалення в клітинах мозку. Лабораторія Яєніша також створила клітини мозку, які коригували цю мутацію, але в іншому випадку генетично ідентичні і від того самого пацієнта, що і хворі клітини.

Гріффіт і Трапекар вперше вивчили ці два набори клітин мозку в мікрофізіологічних системах, які не були пов’язані з жодною іншою тканиною, і виявили, що клітини Паркінсона генерують більш значне запалення, ніж здорові, виправлені клітини. Клітини Паркінсона також мали порушення у здатності метаболізувати ліпіди та холестерин.

Протилежні ефекти

Потім дослідники підключили клітини мозку до тканинних моделей товстої кишки та печінки, використовуючи канали, що дозволяють імунним клітинам та поживним речовинам, включаючи SCFA, протікати між ними. Вони виявили, що для здорових клітин мозку вплив SCFA на організм є корисним і допомагає їм дозрівати. Однак, коли клітини мозку, отримані від пацієнтів із хворобою Паркінсона, зазнавали впливу SCFA, корисні ефекти зникали. Натомість клітини відчували вищий рівень неправильного формування білка та загибель клітин.

Ці ефекти були помітні навіть тоді, коли імунні клітини були видалені з системи, що змусило дослідників припустити, що ефекти опосередковані змінами ліпідного обміну.

«Схоже, коротколанцюгові жирні кислоти можуть бути пов’язані з нейродегенеративними захворюваннями, впливаючи на ліпідний обмін, а не безпосередньо впливаючи на певну популяцію імунних клітин», — говорить Трапекар. «Зараз наша мета — спробувати зрозуміти це».

Дослідники також планують моделювати інші типи неврологічних захворювань, на які може впливати мікробіом кишечника. Результати підтверджують ідею, що моделі людських тканин можуть дати інформацію, якої не можуть надати тваринні моделі, говорить Гріффіт. Зараз ми працюємо над новою версією моделі, яка включатиме мікросудини, що з’єднують різні типи тканин, що дозволяє дослідникам вивчати, як потік крові між тканинами впливає на них.

Дослідження фінансували DARPA, Національний інститут охорони здоров’я, Національний інститут біомедичної візуалізації та біоінженерії, Національний інститут наук про здоров’я навколишнього середовища, Інститут Коха, був отриманий Грант від Національного інституту раку та Інститут армійських досліджень для спільних біотехнологій.

ЗВ’ЯЗОК МІЖ МОЗКОМ ТА КИШЕЧНИКОМ ЛЮДИНИ
0 votes, 0.00 avg. rating (0% score)

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *