Растительная диета в сочетании со здоровым микробиомом может защитить от рассеянного склероза

Сочетание растительной диеты и здорового микробиома может защитить от рассеянного склероза

Метаболизм изофлавона кишечными бактериями защищает мышей от РС-подобного воспаления (РC – рассеянный склероз)

Новое исследование Университета Айовы (UI - University of Iowa) предполагает, что метаболизм растительных пищевых веществ специфическими кишечными бактериями, которых не хватает у пациентов с рассеянным склерозом (РС), может обеспечить защиту от болезни.

Исследование, проведенное Ашутошем Мангаламом (Ashutosh Mangalam), доктором философии, доцентом кафедры патологии UI, показывает, что диета, богатая изофлавонами, фитоэстрогеном или растительным соединением, напоминающим эстроген, защищает от симптомов, подобных рассеянному склерозу, на мышиной модели болезни. Важно отметить, что изофлавоновая диета была защитной только тогда, когда у мышей были кишечные микробы, способные расщеплять изофлавоны. Результаты были опубликованы 9 июля в Science Advances.

Примечание редактора: Изофлавоны – производные 3-арилхромона (бензо-γ-пирона), класс гетероциклических соединений, изомерных флавонам. Изофлавоны содержатся во многих культивируемых растениях, например в бобовых (сое, недозрелых бобах фасоли обыкновенной). Некоторые изофлавоны являются фитоэстрогенами: их структура отличается от стероидных эстрогенов млекопитающих, однако они проявляют слабую эстрогенную активность. Изофлавоны сои широко рекламируются и продаются в качестве БАД, при этом производители заявляют, что благодаря эстрогенной активности они подавляют приливы жара в постменопаузальном периоде у женщин.

«Интересно, что предыдущие исследования на людях показали, что у пациентов с рассеянным склерозом эти бактерии отсутствуют по сравнению с людьми без рассеянного склероза», - говорит Мангалам. «Наше новое исследование предоставляет доказательства того, что комбинация диетических изофлавонов и этих кишечных бактерий, метаболизирующих изофлавоны, может служить потенциальным средством лечения рассеянного склероза».

Изофлавоны содержатся в соевых бобах, арахисе, нуте и других бобовых. Исследование также показало, что у мышей, получавших изофлавоновую диету, микробиом похож на микробиом здоровых людей и включает бактерии, которые могут метаболизировать изофлавоны. И наоборот, диета без изофлавонов способствует развитию микробиома у мышей, который подобен тому, который наблюдается у пациентов с рассеянным склерозом, и не содержит полезных бактерий, которые могут метаболизировать изофлавон.

Рассеянный склероз - это аутоиммунное заболевание головного и спинного мозга, при котором иммунная система атакует защитное покрытие, окружающее нервные волокна. Симптомы этого заболевания включают слабость мышц, проблемы с равновесием и проблемы со зрением и мышлением. Хотя существуют методы лечения, замедляющие течение болезни, в настоящее время лекарства от рассеянного склероза нет.

Хотя точная причина рассеянного склероза неизвестна, считается, что комплексное взаимодействие между генетическими факторами и факторами окружающей среды инициирует заболевание. В последнее время микробиом кишечника - триллионы кишечных бактерий, обитающих в кишечнике человека - стал потенциальным фактором окружающей среды, способствующим РС. В своей предыдущей работе Мангалам и его коллеги продемонстрировали, что существуют значительные различия между кишечными микробами пациентов с РС и людей без РС. В частности, у пациентов с рассеянным склерозом отсутствовали бактерии, способные метаболизировать изофлавоны. Хотя роль микробиома кишечника в таких заболеваниях человека, как рассеянный склероз, оценивается, механизм, посредством которого эти кишечные бактерии могут влиять на болезнь, плохо изучен.

В текущем исследовании команда Мангалама, включая первого автора Саманту Дженсен (Samantha Jensen), аспирантку UI в области иммунологии, обнаружила, что бактерии, отсутствующие у пациентов с рассеянным склерозом, способны подавлять воспаление на мышиной модели рассеянного склероза. Команда сравнила влияние изофлавоновой диеты и диеты без изофлавонов на заболевание на мышиной модели рассеянного склероза. Они обнаружили, что изофлавоновая диета способствует защите от болезни. Однако, когда команда поместила мышей на изофлавоновую диету, но удалила кишечные бактерии, метаболизирующие изофлавоны, изофлавоновая диета перестала защищать от симптомов, подобных РС. Когда бактерии были повторно введены, защитный эффект изофлавоновой диеты был восстановлен. Кроме того, команда смогла показать, что особый метаболит изофлавона, называемый эквол, который продуцируется кишечными бактериями из изофлавона, также может обеспечить защиту от болезни.

Примечание редактора: Эквол представляет собой изофлавандиол - эстроген, метаболизируемый из даидзеина, типа изофлавона, обнаруженного в соевых бобах и других растительных источниках, бактериальной флорой кишечника. В то время как эндогенные эстрогенные гормоны, такие как эстрадиол, являются стероидами, эквол является нестероидным эстрогеном. Однако только около 30–50% людей имеют кишечные бактерии, производящие эквол.

«Это исследование предполагает, что изофлавоновая диета может быть защитной до тех пор, пока кишечные бактерии, метаболизирующие изофлавоны, присутствуют в кишечнике», - говорит Мангалам, который также является членом Института неврологии штата Айова и Онкологического центра Холдена.

Выдержка из статьи об исследовании в журнале Science Advances

Микробиота кишечника является потенциальным фактором окружающей среды, влияющим на развитие рассеянного склероза (РС). Мы и другие исследователи показали, что у пациентов с рассеянным склерозом и у здоровых людей кишечные микробиомы различаются. Однако патогенная значимость этих различий остается неясной. Ранее мы показали, что бактерии, метаболизирующие изофлавоны, менее распространены у пациентов с рассеянным склерозом, предполагая, что метаболизирующие изофлавоны бактерии могут обеспечить защиту от склероза. Здесь, используя мышиную модель РС, мы сообщаем, что изофлавоновая диета обеспечивает защиту от болезни, которая зависит от присутствия метаболизирующих изофлавон бактерий и их метаболита эквола.

Примечательно, что состав микробиома кишечника мышей, получавших изофлавоновую диету, демонстрировал параллели со здоровыми донорами-людьми, тогда как состав у тех, кто получал диету без изофлавонов, демонстрировал параллели с пациентами с РС. В совокупности наше исследование предоставляет доказательства того, что микробные изменения кишечника, вызванные диетой, уменьшают тяжесть заболевания или могут способствовать патогенезу рассеянного склероза.

Состав кишечного микробиома различен между мышами, получавшими изофлавоновую диету, и мышами, получавшими диету без изофлавонов

Анализ бета-разнообразия, который сравнивает относительное обилие бактерий между двумя или более группами, показал, что микробиомы кишечника различны между мышами на изофлавоновой диете и мышами на диете без изофлавонов. Примечательно, что специфические различия в бактериальных родах между мышами на двух диетах коррелировали с некоторыми бактериальными различиями, наблюдаемыми между пациентами с РС и здоровыми контрольными группами. 

В частности, Adlercreutzia и Parabacteroides distasonis, которые метаболизируют изофлавоны, были более обильны у мышей на изофлавоновой диете. Мы также подтвердили идентичность этих бактерий с помощью количественной полимеразной цепной реакции (qPCR) с использованием видоспецифических праймеров в образцах фекалий этих мышей. Примечательно, что оба рода были обогащены у здоровых людей, но истощены у пациентов с РС. И наоборот, Akkermansia muciniphila была обнаружена в большем изобилии у мышей на диете без изофлавона, и этот род обычно обогащен у пациентов с РС по сравнению со здоровыми лицами.

Более полный анализ дифференциального таксономического обилия между мышами, получавшими изофлавон, и мышами, не получавшими изофлавон, представлен в дополнительных материалах (здесь - таблица 1). 

Учитывая, что мыши на изофлавоновой диете могут подавлять экспериментальный аутоиммунный энцефаломиелит (EAE), эти данные свидетельствуют о том, что изофлавоновая диета способствует размножению специфических кишечных бактерий, которые могут улучшить исходы заболеваний при EAE и, возможно, РС.

Таблица 1. Дифференциально обильные кишечные бактерии, определенные с помощью 16S-секвенирования

(в таблице указаны бактерии коррелирующие с повышением или снижением изофлавона)

1 указывает только на значительное p-значение

2 указывает на незначимое p-значение и FDR

Самок мышей в возрасте 4-6 недель помещали на диету, не содержащую изофлавонов или содержащую изофлавоны, на 6 недель с последующим сбором фекалий, выделением бактериальной ДНК и анализом секвенирования 16S. Наблюдаются таксономические различия в численности мышей без изофлавонов и изофлавонов. Все таксономии в таблице представляют собой статистически значимые признаки, за исключением следующего: верхний индекс (1) представляет таксономические различия, которые имеют значимые p-значения, но не ложные показатели обнаружения, и поэтому не представляют статистически значимых признаков, но представляют потенциальную биологическую значимость; надстрочный индекс (2) представляет таксономические различия, которые не имеют статистически значимых p-значений или ложных обнаружений, но представляют потенциальную биологическую значимость. Для каждой таксономической спецификации показаны p-значение, FDR и группа рациона, в которой она относительно увеличена.

Источник: Материалы предоставлены University of Iowa Health Care.

Статья в журнале: Samantha N. Jensen, Ashutosh K. Mangalam. et al. Isoflavone diet amelioratesexperimental autoimmune encephalomyelitis through modulation of gut bacteria depleted in patients with multiple sclerosis. ScienceAdvances, 2021; 7 (28)

См. дополнительно:

• Нацеленность на кишечную микробиоту: новые терапевтические возможности при рассеянном склерозе
• Рассеянный склероз и микробиом кишечника
• Микробиота кишечника и неврологические заболевания
• Микробиом кишечника при рассеянном склерозе
• Терапевтический потенциал пропионовой кислоты при нейродегенеративных заболевания
• Бактерии и рассеянный склероз
• Микрофлора влияет на развитие рассеянного склероза
• Кишечные бактерии защищают от вирусных инфекций, вызывающих рассеянный склероз
• Связь между болезнями Альцгеймера и Паркинсона, кишечным микробиомом и диетой

К разделу: Микрофлора  функции мозга

Будьте здоровы!