Болезнь Альцгеймера (БА), болезнь Паркинсона (БП) и боковой амиотрофический склероз (БАС) характеризуются слипшимися, неправильно свернутыми белками и воспалением в головном мозге. Более чем в 90% случаев врачи и ученые не знают, что вызывает эти процессы.
Роберт П. Фридланд, М.D., Мейсон С. и Мэри Д. Радд Эндауед, профессор неврологии Медицинской школы Университета Луисвилля и группа исследователей обнаружили, что эти процессы могут запускаться белками, производимыми кишечными бактериями (микробиотой). Их исследование показало, что воздействие бактериальных белков, называемых амилоидом, которые имеют структурное сходство с белками мозга, приводит к увеличению скопления белка альфа-синуклеина в головном мозге. Агрегаты или скопления неправильно свернутого альфа-синуклеина и родственных амилоидных белков обнаруживаются в мозге пациентов с нейродегенеративными заболеваниями AD, PD и ALS.
Альфа-синуклеин (AS) – это белок, обычно вырабатываемый нейронами головного мозга. Как при БП, так и при БА альфа-синуклеин собирается в слипшуюся форму, называемую амилоидом, вызывая повреждение нейронов. Фридланд выдвинул гипотезу, что аналогично сгруппированные белки, продуцируемые бактериями в кишечнике, вызывают неправильное складывание белков мозга посредством механизма, называемого перекрестным посевом, что приводит к отложению агрегированных белков мозга. Он также предположил, что амилоидные белки, продуцируемые микробиотой, вызывают праймирование иммунных клеток в кишечнике, что приводит к усилению воспаления в головном мозге.
Исследование, поддержанное The Michael J. Fox Foundation, занимавшаяся введением бактериальных штаммов E. coli, которые продуцируют бактериальный амилоидный белок curli для крыс. Контрольным животным давали идентичные бактерии, у которых не было способности производить бактериальный амилоидный белок. Крысы, которых кормили организмом, продуцирующим курли, демонстрировали повышенные уровни AS в кишечнике и головном мозге и повышенную агрегацию AS в головном мозге по сравнению с крысами, которые подвергались воздействию E. coli, не продуцирующая бактериальный амилоидный белок. У крыс, подвергшихся воздействию curli, также наблюдалось усиление церебрального воспаления.
Подобные результаты были отмечены в аналогичном эксперименте, в котором нематоды (Caenorhabditis elegans), которых кормили curli-продуцирующими E. coli также показали повышенные уровни агрегатов AS по сравнению с нематодами, не подвергавшимися воздействию бактериального амилоида. Исследовательская группа под руководством нейробиолога Шу Г. Чен, доктор философии.D., Университета Кейс Вестерн Резерв, выполнили это совместное исследование.
Это новое понимание потенциальной роли кишечных бактерий в нейродегенерации может приблизить исследователей к раскрытию факторов, вызывающих эти заболевания, и, в конечном итоге, к разработке профилактических и терапевтических мер.
"Эти новые исследования на двух разных животных показывают, что белки, вырабатываемые бактериями, обитающими в кишечнике, могут быть инициирующим фактором в болезненном процессе болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона и БАС," Фридланд сказал. "Это важно, потому что большинство случаев этих заболеваний не вызваны генами, а кишечник является наиболее важным источником воздействия окружающей среды. Кроме того, у нас есть много потенциальных терапевтических возможностей для воздействия на популяции бактерий в носу, рту и кишечнике."
Фридланд является соответствующим автором статьи «Воздействие функционального бактериального амилоидного белка curli на агрегацию альфа-синуклеина у старых крыс Fischer 344 и Caenorhabditis elegans», опубликованной в октябре. 6 в Scientific Reports, журнале Nature Publishing Group. Исследователи UofL, участвовавшие в публикации, помимо Фридланда, включают Вилюса Стрибинскиса, Ph.D., Мадхави Дж. Рэйн, доктор философии.D., Дональд Демут, доктор философии.D., Эвелин Гозал, Ph.D., Эндрю М. Робертс, доктор философии.D., Рекха Джагадапиллай, Руолань Лю, м.D., Ph.D., и Ричард Кербер, Ph.D. Среди других авторов публикации – Элиэзер Маслия, М.D., Ph.D. Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Эта работа поддерживает недавние исследования, указывающие на то, что микробиота может играть роль в патологических процессах при возрастной дегенерации мозга. Это часть продолжающегося исследования Фридланда о взаимосвязи между микробиотой и возрастными нарушениями мозга, которое предполагает сотрудничество с исследователями из Ирландии и Японии.
"Мы проводим исследования на людях и животных для дальнейшей оценки механизмов наблюдаемых нами эффектов и изучаем потенциал для разработки профилактических и терапевтических стратегий," Фридланд сказал.