Пребиотики в детских смесях влияют на мозг

ПРЕБИОТИКИ В ДЕТСКОЙ СМЕСИ ИЗМЕНЯЮТ ХИМИЮ МОЗГА И МОГУТ УЛУЧШИТЬ ОБУЧЕНИЕ И ПАМЯТЬ

Диетическая полидекстроза и галактоолигосахариды усиливают познавательное поведение, улучшают память и изменяют нейрохимию у молодых поросят

Предыдущие исследования показали, что диетические пребиотики обладают потенциалом для улучшения памяти, изменения социального поведения и снижения тревожного поведения у грызунов. Настоящее исследование было направлено на расширение таких результатов и описание влияния пребиотического питания в раннем возрасте на познание и нейрохимию с использованием трансляционной модели молодого поросенка.

Исследователи из Иллинойского Университета в Урбана-Шампейн обнаружили, что пребиотики, добавленные в детскую смесь, могут улучшить обучение и память.

Почти каждый американец, который стал родителем в последнее десятилетие, слышал лозунг "грудное молоко лучше всего", и, вероятно, ему было рекомендовано предлагать грудное молоко новорожденным. Кроме всего прочего, грудное молоко содержит естественные источники пребиотиков: небольшие молекулы неперевариваемых пищевых волокон, которые способствуют росту хороших бактерий в кишечнике ребенка. Однако для многих семей грудное вскармливание является трудным или невозможным. К счастью, современные детские смеси становятся все ближе к реальному полноценному питанию, например,  с помощью исследователей Университета штата Иллинойс (Illinois State University).

В недавнем исследовании Лаборатории PNCL (Piglet Nutrition and Cognition Lab) Университета штата Иллинойс, ученые работали с поросятами для того, чтобы выяснить, как пребиотики включенные в детское питание могут улучшить память и исследовательское поведение.

"Когда мы предоставляем пребиотики в детской смеси, наши результаты подтверждают, что мы можем не только принести пользу здоровью кишечника, что известно, но мы также можем влиять на развитие мозга", - говорит Райан Дилгер (Ryan Dilger), доцент Департамента наук о животных, Отдела наук о питании и Программы Нейробиологии в Университета штата Иллинойс. "Мы можем фактически изменить то, как поросята учатся и запоминают, влияя на бактерии в толстой кишке."

Поросята широко известны, как более информативная модель младенцев человека, чем мыши и крысы, т.к. их пищеварительные системы, поведенческие реакции и развитие мозга очень схожи. Поэтому исследователи все чаще обращаются к поросятам для проверки гипотез в доклинических исследованиях, связанных со здоровьем человека, особенно в контексте развития кишечной микрофлоры и мозга.

"Еще не было достаточно работ, изучавших нервную регуляцию пищеварительной системы у человека, но многие исследования на грызунах показывают на эту связь. Все это приводит к животной модели, которая намного ближе к человеческим младенцам, и к вопросу, существует ли эта связь, и можем ли мы выявить ее возможные механизмы", - говорит Стивен Флеминг (Stephen Fleming), ведущий Автор исследования и докторант программы Neuroscience в Университета штата Иллинойс.

В начале 2016 года Дилгер и его коллеги работали с поросятами, чтобы показать, что сочетание инновационных компонентов детского питания, включая пребиотики, может играть определенную роль в поведении и развитии мозга. В своем новом исследовании, команда сосредоточилась исключительно на эффекте пребиотиков.

Начиная со второго дня жизни поросятам давали коровье молоко на основе молочных смесей, дополненных полидекстрозой (PDX), синтетическим углеводом с пребиотической активностью, и галактоолигосахаридами (GOS), являющимися естественными пребиотиками. Когда поросятам было 25 дней, Флеминг провел их через несколько тестов на обучение, память и стресс-тесты. Через 33 дня для анализа были собраны кровь, мозг и ткани кишечника.

Тест на обучение и память дал поросятам возможность играть с игрушками для собак: одну, которую они видели раньше, и одну совершенно новую игрушку. Если они провели больше времени с новой игрушкой, это было признаком того, что поросенок признал ее новой и предпочел ее. Этот тест "распознавание новых объектов" улучшает классические тесты лабиринта, обычно используемые в исследованиях грызунов.

"Если вы пытаетесь проверить память, этот тест ближе к тому, что мы будем делать с младенцем. В конце концов, мы обычно не тренируем младенцев на лабиринтах", - говорит Флеминг. "Мы знаем из предыдущих исследований, что этот тест работает для свиней, но это первый опубликованный пример использования его в контексте питания."

Свиньи, которых кормили PDX и GOS провели больше времени, играя с новыми объектами, чем свиньи, которые не получали пребиотические добавки. Предпочтение новым объектам, признак естественного любопытства, является признаком здорового развития мозга и указывает на позитивное развитие обучения и памяти.

Когда пребиотики работают так, как они должны, хорошие бактерии увеличиваются в изобилии. Один способ узнать это, взглянуть на конечные метаболические продукты - летучие жирные кислоты (ЛЖК), которые синтезируются бактериями во время переваривания пребиотических волокон.

"Летучие жирные кислоты являются глобальным показателем того, оказали ли пребиотики влияние на общую популяцию бактерий. Например, мы могли бы увидеть увеличение Лактобактерий и других полезных бактерий, которые производят бутират", - объясняет Дилгер.  Концентрации летучих жирных кислот в толстой кишке, крови и мозге у свиней, получавших PDX и GOS были изменены, по сравнению с контрольными свиньями.

Последние данные свидетельствуют о том, что бактериальные летучие жирные кислоты могут попадать в кровь и направляться в мозг, где они потенциально могут повлиять на настроение и поведение.

"Мы обнаружили, что да, летучие жирные кислоты всасываются в кровь у свиней, которых кормили полидекстрозой (PDX) и галактоолигосахаридами (GOS). И, да, они действительно попадают в мозг", - объясняет Флеминг. "Но когда мы смотрели на связь между этими летучими жирными кислотами и результатами наших тестов на поведение, там, кажется, не было четкой связи."

Еще одним сюрпризом стало снижение серотонина в мозге свиней, которых кормили пребиотиками. "Когда вы слышите меньше серотонина, появляется немедленная реакция, чтобы сказать: "ну, это плохо", - говорит Флеминг. Не обязательно; эти свиньи не показали большую тревогу, чем контрольные свиньи во время стресс-теста или более низкую производительность, когда им дали тест на обучение и память. Исследователи предполагают, что пребиотики могут изменять уровни триптофана, предшественника аминокислоты серотонина, но об этом слишком рано говорить.

Несмотря на то, что для решения остающихся вопросов требуется больше времени, данная работа добавляет к растущему объему исследований, предполагающих сильную взаимосвязь между кишечником и мозгом, связь, которую производители детского питания должны внимательно рассмотреть.

"Есть так много способов изменить состав микробиоты, и они могут иметь очень сильные преимущества. Продвижение хорошего "здоровья кишечника" остается сильным фокусом в области питания", - говорит Дилгер.

Источник: Medical Xpress

См. также: "Ось Кишечник-Мозг"