Порушення в мікрофлорі можуть виявитися причиною хвороби Паркінсона

Бактерії кишечника можуть провокувати активацію мікроглії (підсвічена зеленим) і розвиток запалення в головному мозку.

Дослідникам з Каліфорнійського технологічного інституту (California Institute of Technology) вперше вдалося виявити зв'язок між бактеріями, що населяють кишечник, і хворобою Паркінсона. Дослідники продемонстрували, що зміни в популяції мікроорганізмів - або, можливо, самі кишкові бактерії - роблять істотний внесок у розвиток рухових порушень, характерних для хвороби Паркінсона, або навіть є причиною виникнення цих порушень.

Результати роботи були опубліковані 1 грудня у виданні Cell.

Хворобою Паркінсона страждають близько 10 млн людей у всьому світі. Ознаки захворювання включають тремор і труднощі при ходьбі, накопичення білка альфа-синуклеїну (SNCA, ^ Syn) в клітинах мозку і кишечника і присутність провоспальних цитокінів в мозку. 75% пацієнтів з хворобою Паркінсона також страждають порушеннями роботи ЖКТ, найчастіше, запорами.

"Кишківник - постійне місце проживання величезного числа корисних (а іноді і небезпечних) бактерій, що об'єднуються під назвою" мікробіота "або" кишкова флора ". Вони відіграють важливу роль у формуванні та роботі імунної і нервової систем, - пояснює провідний автор дослідження Саркіс Мазманян (Sarkis Mazmanian), співробітник факультету біології та біоінженерії Каліфорнійського технологічного інституту. - Примітно, що 70% нейронів периферичної нервової системи, тобто, не належать до спинного або головного мозку, пов'язані з кишечником. І цей відділ нервової системи безпосередньо пов'язаний з ЦНС через блукаючий нерв. Проблеми з ЖКТ у пацієнтів, які страждають хворобою Паркінсона, часто з'являються на багато років раніше, ніж рухові порушення. Це, і ще той факт, що багато випадків захворювання обумовлені факторами навколишнього середовища, дав нам можливість припустити, що бактерії, що населяють кишечник, можуть грати певну роль у розвитку хвороби Паркінсона ".

Щоб перевірити цю гіпотезу, вчені використовували мишей з підвищеним виробленням альфа-синуклеїну, білка, пов'язаного з розвитком хвороби Паркінсона. У кишечнику однієї групи мишей були різні бактерії, що утворюють складне співтовариство. Інша група мишей, вирощена в стерильних умовах, була позбавлена мікробіоти. Дослідники вивчили рухи мишей під час виконання різних тестів: миші бігали в колесі, переміщалися містком і спускалися по жердочці. Тварини, у яких мікрофлора була відсутня, демонстрували істотно кращі результати, ніж ті, у яких вона була.

"Це і був момент відкриття, - розповідає один з авторів роботи Тімоті Сампсон (Timothy Sampson), аспірант факультету біології та біоінженерії. - Миші були генетично ідентичні, організми тварин в обох групах синтезували занадто багато альфа-синуклеїну. Відрізнялися групи тільки наявністю мікробіоти. За її відсутності миші зберігали здатність нормально рухатися навіть в умовах надлишку альфа-синуклеїну.

У них були відсутні всі ознаки хвороби Паркінсона. Тепер ми були впевнені, що бактерії регулюють розвиток захворювання і навіть необхідні для нього. Але ми вирішили дізнатися більше про те, як це відбувається ".

Коли бактерії кишечника розщеплюють клітковину, вони виробляють молекули короткоцепочкових жирних кислот (КЦЖК), наприклад, оцтової або масляної. У попередніх дослідженнях було показано, що ці молекули можуть активувати імунну відповідь у головному мозку. Тому група вчених під керівництвом Мазманяна припустила, що причиною розвитку запального процесу в головному мозку та інших ознак хвороби Паркінсона може бути дисбаланс вироблення КЦЖК. Коли мишам, позбавленим мікробіоти, давали КЦЖК з їжею, у них спостерігалася активація мікроглії, імунних клітин, присутніх у мозку. Це запалення могло призвести до порушення роботи нейронів і навіть до їх загибелі. Дійсно, у мишей, які отримували КЦЖК, розвинулися симптоми хвороби Паркінсона, а в ділянках головного мозку, пов'язаних із захворюванням, тепер накопичувався альфа-синуклеїн.

У заключній серії експериментів вчені об'єдналися з Алі Кешаварзяном (Ali Keshavarzian), гастроентерологом з Університету Раш (Rush University), щоб отримати зразки фекалій пацієнтів, які страждають хворобою Паркінсона, і зразки з контрольної групи. Людська мікрофлора була підсаджена мишам, які не мали власних бактерій. Після процедури у мишей, які отримали бактерії пацієнтів з хворобою Паркінсона, розвинулися симптоми захворювання, крім того, в їх фекаліях були виявлені високі рівні КЦЖК. У мишей, яким були введені бактерії людей з контрольної групи, ознаки хвороби не виявлялися.

«Отримані дані дозволяють нам стверджувати, що зміни мікробіоти, які спостерігаються при хворобі Паркінсона, не випадкові, - розповідає Мазманян. - Це провокаційне відкриття вимагає подальшого вивчення, але сам факт, що ви можете підсадити миші бактерії, отримані у людини, і перенести таким чином симптоми, вказує на те, що бактерії відіграють важливу роль у розвитку захворювання».

Результати дослідження важливі для лікування хвороби Паркінсона, стверджують автори роботи.

"Загальноприйнятий підхід до лікування багатьох неврологічних захворювань передбачає доставку препаратів в головний мозок. Однак якщо хвороба Паркінсона обумовлена не тільки і не стільки змінами в головному мозку, якщо вона викликається порушеннями складу мікрофлори, то для її лікування потрібно буде використовувати препарати, що працюють в кишечнику, що набагато простіше здійснити ", - зазначив Мазманян. Можливо, ці препарати будуть коригувати рівень КЦЖК, постачати мікрофлору необхідними пробіотиками або боротися з небезпечними видами бактерій. «Новий підхід може призвести до створення більш безпечних ліків з меншим - порівняно з існуючими препаратами - кількістю побічних ефектів», додав науковець.