Кортизол в сыворотке опосредует отношение между микробиомом и мозгом

МИКРОБЫ В КИШЕЧНИКЕ МОГУТ «ОБЩАТЬСЯ» С МОЗГОМ ЧЕРЕЗ КОРТИЗОЛ

Кортизол в сыворотке крови опосредует отношения между содержанием фекального штамма ruminococcus в толстой кишке и мозговой концентрацией N-Ацетиласпартата у поросят.

Недавние исследования показывают, что микробы в кишечнике могут повлиять на здоровье человека, поведение и некоторые неврологические расстройства, такие как аутизм. Но как они поддерживают связь с мозгом? Результаты нового исследования специалистов из Иллинойсского университета показали, что это происходит между определенными кишечными бактериями и метаболитами посредством соединения в крови, известного как кортизол.

Исследования проводились на 1-месячных поросятах, которые удивительно похожи на человеческих младенцев, с точки зрения схожести их кишечника и развитию мозга. Учёные впервые определили относительное содержание бактерий в кале в привязке с изменением количественной концентрации некоторых веществ в крови и в мозге.

В частности, основываясь на своих первоначальных анализах, исследователи хотели бы знать, существуют ли трехсторонние отношения между концентрацией штамма ruminococcus, кортизола, и НАА?

• Руминококки (англ. ruminococcus) — род грамположительных неподвижных анаэробных аспорогенных бактерий. Неправильной формы кокки располагаются парами или короткими или длинными цепочками. Руминококки расщепляют целлюлозу, накапливают в цитоплазме резервный йодофильный полимер глюкозы. Заселяют рубец жвачных и толстую кишку травоядных животных. Руминококки входят в состав резидентной микрофлоры толстой кишки человека. В количественном отношении среди других руминококков в толстом кишечнике человека превалируют виды Ruminococcus bromii и Ruminococcus callidus.

• Кортизол - биологически активный глюкокортикоидный гормон стероидной природы. Кортизол секретируется наружным слоем (корой) надпочечников под воздействием адренокортикотропного гормона (АКТГ). Секреция АКТГ, в свою очередь, стимулируется соответствующим рилизинг-фактором гипоталамуса. Кортизол является регулятором углеводного обмена организма, а также принимает участие в развитии стрессовых реакций. Для кортизола характерен суточный ритм секреции: минимальная концентрация отмечается в вечерние, а максимальная в утренние часы.

• N-Ацетиласпартат (сокр. NAA) — производное аспарагиновой кислоты, в больших количествах содержится в тканях мозга, составляет 1 % его сухого веса и отвечает за 3—4 % его суммарной осмолярности. Концентрация в мозге составляет 6—7 нмоль/г и в этом N-ацетиласпартат уступает лишь глутамату. Снижение уровня NAA считается достоверным индикатором нейрональной дисфункции и гибели нейронов.

Чтобы исследовать это, учёные использовали статистический подход, известный как "mediation analysis", и обнаружили, что кортизол в сыворотке крови опосредует взаимосвязь между обилием фекальных штаммов ruminococcus и мозговой концентрацией НАА у молодого порсёнка. Другими словами, похоже, что штамм ruminococcus косвенно общается с мозгом и вносит в него изменения посредством кортизола.

Прим. ред.: в работе отмечается, что повышение концентрации штамма ruminococcus предсказывает понижение НАА; Повышение концентрации штамма ruminococcus предсказывает понижение концентрации уровня кортизола; Более низкие уровни кортизола были связаны с более низкими уровнями НАА (подробности исследования см. в источнике).

«Этот обнаруженный посредник (кортизол) интересен еще и тем, что однозначно показывает, как микробиота кишечника может вести общение с мозгом. Он может быть использован в качестве основы для подготовки будущих исследований, которые поддерживают этот предложенный механизм," говорит Райан Н. Дилгер, один из группы исследователей.

Дилгер добавляет: "мы признаем, что такой подход ограничивается только использованием прогнозных моделей. Поэтому следующим шагом является получение эмпирических данных в клинических условиях…".

Специалисты Университета штата Иллинойс отметили, что их выводы могут помочь понять потенциальный механизм аутизма. «Изменения в нейрометаболитах в младенчестве может иметь более сильное влияние на развитие мозга, и возможно, что микробиом играет определенную роль в этом процессе», - говорит ведущий автор эксперимента Остин Мадд (Austin Mudd). Однако он добавил, что пока неясно, какие кишечные бактерии в большей степени влияют на развитие мозга и, какие факторы, если таковые имеются, могут отразиться на взаимосвязи между кишечником и мозгом.

Источник: ScienceDaily

Статья в журнале:

Austin T. Mudd, Kirsten Berding, Mei Wang, Sharon M. Donovan, Ryan N. Dilger. Serum cortisol mediates the relationship between fecal Ruminococcus and brain N-acetylaspartate in the young pig. Gut Microbes, 2017

См. также: Влияние кишечной микрофлоры на функции мозга