Дослідження показує, що бактеріальні цукри в кишечнику можуть бути прихованим чинником, що сприяє розвитку двох серйозних нейродегенеративних захворювань, які вражають мозок.

Аміотрофічний бічний склероз (ALS) та фронтотемпоральна деменція (FTD) — це тісно пов'язані захворювання, які іноді перетинаються, і обидва пов'язані зі смертю нейронів.

Це впливає на рухливість м'язів при ALS (яка є врешті-решт смертельною), а також призводить до значних змін у поведінці та мові при FTD, що також може впливати на рух.

Досі неясно, як починаються ці захворювання, і тут команда, очолювана дослідниками з Університету Кейс Вестерн Резерв у США, хотіла дізнатися, чи можуть бактерії в кишечнику відігравати роль, спираючись на попередні дослідження, які вказували на зв'язок з ALS.

Використовуючи модель мишей, дослідження виявило специфічний тип глікогену, що виробляється бактеріями кишечника. Здається, цей цукор викликає запалення мозку та загибель нейронів.

"Ми виявили, що шкідливі бактерії в кишечнику виробляють запальні форми глікогену – типу цукру – і що ці бактеріальні цукри викликають імунні реакції, які пошкоджують мозок," говорить Аарон Берберрі, доцент патології в Університеті Кейс Вестерн Резерв.

Тепер, коли ми це знаємо, ми можемо почати працювати над розробкою лікування, яке націлене на це.

Обидва захворювання можуть бути викликані певною варіацією гена C9ORF72, але не всі, хто має цю варіацію, розвивають захворювання.

Основним стимулом для дослідження було з'ясувати, які інші тригери можуть сприяти розвитку захворювань у людей з варіантом гена.

Дослідники діяли методично. Вони створили мишей без гена C9ORF72, щоб імітувати варіант у людей, а потім протестували різноманітні суміші бактерій кишечника у мишей, щоб побачити, як їх імунні системи реагують.

Це призвело команду до виробництва глікогену, а звідти до Parabacteroides merdae, однієї з штамів, що його створює. Коли ця бактерія була введена в мишей, які були виведені без бактерій кишечника, це викликало серйозне запалення та порушення гематоенцефалічного бар'єру.

Подальші тести на зразках калу людей показали підвищені рівні запального глікогену у 15 з 22 пацієнтів з ALS та одного пацієнта з FTD, але лише у чотирьох з 12 здорових контрольних осіб.

Думка полягає в тому, що коли організм виявляє потенційно небезпечний цукор, імунна система активується, що потім починає впливати на мозок. Важливо, що білок, закодований C9ORF72, здається, діє як гальмо на глікоген – що і є проблемою з варіантом гена.

"Наше демонстрація того, що мікроби, які накопичують запальні форми глікогену, збагачені в кишечнику пацієнтів з ALS, свідчить про те, що мікробний глікоген може бути важливим прикладом серед багатьох екологічних та життєвих факторів, які взаємодіють з предиспозиційними генотипами, щоб сприяти ризику розвитку та прогресування ALS," пишуть дослідники у своїй опублікованій статті.

Одним з найпозитивніших результатів дослідження є те, що коли ураженим мишам давали фермент альфа-амілазу – який розщеплює глікоген – рівень запалення знижувався, а їх тривалість життя збільшувалася. Однак це не покращило їх моторні функції.

Це свідчить про те, що одного дня ми можемо розробити лікування, яке може перервати цю запальну ланцюгову реакцію, націлюючись на кишечник, а не на мозок, хоча це ще на ранній стадії дослідження.

Вчені відкривають все більше і більше про те, як наш кишечник і наш мозок пов'язані, особливо коли мова йде про здоров'я, і це нове дослідження додає до цього.

Наступним кроком дослідники хочуть розширити дослідження за межі моделей мишей, детально вивчаючи людських учасників та різні типи бактерій, що виробляють глікоген.

"Щоб зрозуміти, коли і чому виробляється шкідливий мікробний глікоген, команда наступного разу проведе більші дослідження, вивчаючи спільноти мікробіому кишечника у пацієнтів з ALS/FTD до та після початку захворювання," говорить Берберрі.

"Клінічні випробування, щоб визначити, чи може розщеплення глікогену у пацієнтів з ALS/FTD уповільнити прогресування захворювання, також підтримуються нашими знахідками і можуть початися через рік."

Дослідження було опубліковане в Cell Reports.