Лактобациллы и память

Лактобациллы кишечника связали с хорошей памятью мышей

Алиса Бахарева, N+1

Мыши, в кишечнике которых было много бактерий четырех семейств, лучше запоминали опасный отсек в тесте на пассивное избегание. У животных, которым вводили лактобациллы или чистый лактат (молочную кислоту), память была лучше, чем у контрольных мышей. Доля клеток, экспрессирующих медиатор гамма-аминомасляную кислоту, в гиппокампе этих животных была увеличена. Исследование, опубликованное в журнале Microbiome (Mao et al., Genetic and metabolic links between the murine microbiome and memory), открывает перспективу для нового подхода к лечению нарушений памяти.

Микробиом кишечника связывают не только с общим здоровьем, но и с поведением и памятью. На мышах показано, что пробиотики с лактобациллами и бифидобактериями снижают тревожность и улучшают память животных. Как бактерии кишечника влияют на процессы мозга, не ясно. Известно лишь, что прием лактобацилл увеличивает количество тормозного медиатора гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) и рецепторов к нему в мозге.

Ученые из Люксембурга и США под руководством Антуана Снейдерса (Antoine Snijders) из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли изучали память мышей различных линий проекта «Collaborative Cross». Генетическое разнообразие этих животных значительно выше, чем обычных лабораторных линий, – это позволяет находить новые гены, которые связаны с различными процессами в организме.

535 мышей 29 линий обучали пассивному избеганию: в одном из двух отсеков экспериментальной камеры животных били током, а через три дня проверяли, какое отделение они будут предпочитать. Чем лучше память мышей о событии, тем больше времени проходило до того, как мыши заходили в отсек, где их били током.

Память мышей существенно варьировала между линиями, и ученые выделили 222 гена, различия в которых коррелировали с памятью. Про треть этих генов уже известно, что они связаны с памятью; экспрессию еще 65 обнаружили в мозге. Значит, нашли 65 новых генов, которые могут участвовать в процессах памяти.

Время захода в «опасный» отсек мышей различных линий (синий – в день удара током, зеленый – через три дня после). Рисунки из статьи в Microbiome.

Затем исследователи отсеквенировали рибосомальную РНК кишечных бактерий мышей, у которых протестировали память. Численность бактерий четырех семейств (Lactobacillaceae, Deferribacteraceae, Bacteroidaceae и Clostridiaceae) коррелировала с высокими показателями пассивного избегания (p<0,05). Дальнейшие исследования проводили с лактобациллами, поскольку их связь с памятью обнаружили и в предыдущих исследованиях на мышах, крысах и людях.

Мышам в корм добавляли бактерии видов Lactobacillus reuteri, L.plantarum и L.brevis, а затем проводили тесты на память. Чтобы понять, какие вещества бактерий влияют на когнитивные способности животных, провели анализ метаболома их фекалий, плазмы крови и мозга. Также оценили количество ГАМК в этих же анализах и долю клеток гиппокампа, которые экспрессируют этот медиатор. Гиппокамп – зона мозга, необходимая для формирования кратковременной памяти, а ГАМК – основной его медиатор.

Память мышей, которым привили лактобациллы, была лучше, чем у контрольных животных (p=0,00021). Концентрация всего одного вещества – лактата – была повышена в кишечнике, плазме крови и мозге животных с лактобациллами. Содержание ГАМК в анализах не было увеличено, кроме гиппокампа мышей с L.plantarum. А доля клеток гиппокампа, которые экспрессируют этот медиатор, была значительно повышена у мышей, которым прививали все три вида лактобацилл.

Зеленый – ГАМК-положительные клетки гиппокампа контрольных мышей (сверху слева) и животных, которым привили лактобациллы.

Лактат добавляли в питьевую воду мышей линии, которая плохо показала себя в первичных тестах на память. Через пять недель время захода в «опасный отсек» при пассивном избегании у этих животных увеличилось с 92 секунд до 210 (p=0,01). Процент ГАМК-положительных клеток гиппокампа у этих мышей был также выше, чем у контрольных (p=0,042).

Возможно, лактобациллы в качестве пробиотиков окажутся полезными для терапии нарушений памяти у человека. Однако перед тем, как применять метод на людях, необходимо провести ряд дополнительных исследований.

Микробиом влияет на поведение не только мышей. Отсутствие микроорганизмов в кишечнике дрозофил делает их гиперактивными, а наличие некоторых бактерий связано с качеством жизни и склонностью к депрессии у человека.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru