Рубрики Потомства матерей, страдающих ожирением, имеют повышенный риск расстройств аутистического спектра», в том числе нарушенное социальное поведение. Эксперименты на мышах показали, что в основе этих отклонений лежат изменения микробиоты. У мышей, чьи матери питались жирной пищей, уменьшает производство окситоцина в гипоталамусе, ослабевает реакция внутренней системы социальных поощрений, стимулов и, как следствие, теряется интерес к общению. Оказалось, что все эти симптомы исчезают, если добавить к мышам в пищу только одного типа кишечных бактерий — Lactobacillus reuteri.
Симбиотическая микробиота, в том числе escherichia coli, влияет на многие аспекты физиологии, поведения и развития животных (см. ссылки в конце Новости). Состав микробиоты является частью наследственной (например, у млекопитающих эффективно бактерии передаются от матери к ребенку во время родов и во время кормления грудью), во многом зависит от контактов с другими особями, и, конечно же, диеты.
С другой стороны, известно, что диета матери может влиять на неврологические и поведение потомства. В частности, вероятность того, что расстройства спектра аутизма увеличивается в полтора-два раза, если мать во время беременности есть лишний вес (см.: P. Krakowiak et al., 2012. Материнский Metabolic Conditions and Risk for Autism and Other Neurodevelopmental Disorders). Ранее было показано, что у мышей ряд симптомов, характерных для аутизма (тревожность, стереотипные движения), можно снизить, добавляя в пищу кишечной бактерии Bacteroides ломкая. Тем не менее, социальное поведение мышей и их заинтересованность в общении с сородичами, эта процедура не влияет (см. Лечение дисбактериоза кишечника снимает симптомы аутизма», «Статьи», 13.12.2013). Эти данные позволяют предположить, что в основе связи между ожирением матери и аутизм потомства могут быть основаны на изменении микрофлору кишечника.
Нейробиологи и микробиологи колледжа Бейлора в Хьюстоне (США) решили проверить эту гипотезу экспериментально. Потому что людям проводить такие эксперименты, не может быть, как модель нового объекта, были выбраны мыши. Работа была сосредоточена в нарушениях норм социального поведения.
Для начала, нужно было убедиться, что мыши, как и (якобы) людей, работает в цепи причинно-следственной связи «избыточное питание матери → ожирение → аутизм потомства». Для этого самок разделили на контрольную и опытную группы. Контроль курочек держали на стандартной диете, с опытом работы в диета с высоким содержанием жиров. И, как и можно было ожидать, это привело к ярко выраженной ожирения самок в опытной группе.
После всех самок было получено потомство, что после периода грудного вскармливания в течение четырех недель кормили стандартным (без масла) пищи. Потомство толщина матерей (Материнский high-fat diet, MHFD) не отличалось от потомства нормальных матерей (Материнский регулировать диету, МЛРД) массы тела. Тем не менее, их социального поведения различались радикально: мышь MHFD (потомки перекормленных матерей) показывают существенно меньший интерес в общении, по сравнению с МЛРД (потомки нормально питавшихся матерей).
Социальное поведение было испытано по-разному: например, два неизвестных мышей сажали в камеру и подсчитывали количество и продолжительность контактов. Дизайн еще одно доказательство показано на рис. 2.
Рис. 2. Тесты в социабельность и интерес посторонних. Тестируемую мышь сажают в камеры, подразделенную на три отсека, из проволочной сетки, и дают немного переход (Habituation). Затем в левый отсек чувствовать себя другой мыши (M1), а правую оставить пустой (Е) и измеряют время, проведенное тестируемым на животных вокруг каждого из двух отсеков (тест социабельность). После этого, в отсеке справа сидят другие мыши (М2) и смотрят, в городе, если неизвестных больше внимания, чем при испытаниях вида (социальное доказательство новизны). Образ владельца статьи в Cell
Мышь MHFD (потомки перекормленных матери) все тесты показали, нарушенное социальное поведение: они не хотели общаться с родственниками и не были характерны для нормальных мышей повышенный интерес посторонних людей.
Анализ микробиоты показал, что структура сообществ бактерий в кишечнике мышей MHFD и МЛРД (потомков нормально питавшихся матерей) существенно различается, и их матерей, эти различия схожи. Теперь нужно было выяснить, существует ли взаимосвязь между измененной кишечной микробиотой и проблемы социального поведения.
Мышь практикуют копрофагию, поэтому совместное проживание с другими мышей необходимо стимулировать обмен кишечных бактерий, среди образцов. Оказалось, что если молодой мышь MHFD будет жить в коробке с тремя мышами МЛРД 4-5 недель, кишечная микробиота становится почти такой же, как мышей МЛРД, и социальное поведение совершенно нормально. В качестве контроля в данном случае были использованы мыши MHFD, прожившие в то же время с трех других мышей MHFD (так и остались социально снизу). Этот результат согласуется с предположением о том, что изменения в микрофлору кишечника мышей MHFD является причиной нарушения социального поведения.
Следующий вопрос: какие изменения микробиоты ответственность за асоциальность потомство перекормленных матерей. Может быть, что они живут в кишечнике особых бактерий, которые нарушают поведение, а может, наоборот, не имеют каких-либо микроорганизмов, которые обеспечивают нормальное социальное поведение здоровых мышей. Авторы доказали, что, если три мыши MHFD поживут несколько недель, в один клик МЛРД. Оказалось, что в этом случае поведение MHFD нормализуется и мышь МЛРД остается нормальной. Тогда, вероятнее всего, что в микробиоте антиобщественных мышей MHFD чего-то не хватает, и не в том, что в ней есть что-то вредное.
В этом случае мыши, полностью лишенные бактериальной микробиоты (безмикробные), также должны быть асоциальными. Это было проверено и подтверждено: безмикробные мыши показали во всех тестах на социальное примерно те же результаты, как MHFD. Кроме того, оказалось, что если искусственно «заразить» четырехнедельных безмикробных мышей микробиотой мышей здоровых МЛРД (путем скармливания навоз), его социальное поведение совершенно нормально, так как состав кишечных бактерий. Это, однако, не возникает, если же процедуру, что делать с безмикробными мышей в восьминедельном возрасте (в данном случае, состава кишечной микрофлоры, и социальное поведение, не). Фекалии мышей MHFD, как и следовало ожидать, не имеют такой целительной действия, независимо от возраста, ни скармливали безмикробным мышам. Эти результаты согласуются с предположением о том, что микробиота, как влияет на развитие мозга мышат.
Метагеномный анализ выявил несколько массовых видов кишечных бактерий, населения, которое ухудшило MHFD по сравнению с МЛРД. Больше (на порядок) снизилось количество бактерий Lactobacillus reuteri. Ранее было показано, что L. reuteri влияет на выработку окситоцина — важно, гормон, который регулирует социальное поведение (Т. Poutahidis et al., 2013. Microbial Симбионты Accelerate раны Healing via the Neuropeptide Hormone Oxytocin). Таким образом, начал прорисовываться возможный механизм влияния микробиоты на социальное поведение: жиры в рационе уменьшает количество L. reuteri матерей и детенышей, это ведет к снижению производства окситоцина в мозг и, как следствие, к асоциальности.
Для проверки этой гипотезы авторы добавляли живых бактерий L. reuteri в воду, что мышей кормили MHFD в возрасте от 3 до 7 недель. Согласно ожиданиям, эта «плата» нормализовала социальное поведение животных. В мышей МЛРД не повлияли, очевидно, потому, что у них и так есть достаточное количество L. reuteri в кишечнике. Мертвых бактерий L. reuteri асоциальности не лечат. Неэффективным оказалось и добавить в воду другого вида того же рода, L. johnsonii, число которых также снижается MHFD по сравнению с МЛРД.
В мышей MHFD и безмикробных мышей, кроме асоциальности, наблюдаются и другие симптомы, характерные для аутизма: повторяющиеся действия и повышенная тревожность. Эти симптомы не исчезают или добавлением L. reuteri в воду, или скармливания мышатам помет мышей МЛРД. С другой стороны, ранее было показано, что снимается добавлением в корма coli бактерии Bacteroides ломкая (см. Лечение дисбактериоза кишечника снимает симптомы аутизма», «Статьи», 13.12.2013).
Так или иначе, влияние L. reuteri очень специфический: он влияет только социальное поведение, но не других компонентов с расстройствами спектра аутизма», характерных для мышей с повреждением кишечной микробиотой.
В полном соответствии с предположением, что L. reuteri оказывает влияние на поведение общества посредством активации окситоциновой системы мозга мышей MHFD оказалось меньшее число нейронов, производящих окситоцин, в паравентрикулярных ядер гипоталамуса, ответственных за производство окситоцина (при сохранении постоянным общего числа нейронов этих ядер). Добавлением L. reuteri в питьевой воде, нормализует возникновение окситоцин нейронов.
Важную роль в социальном поведении млекопитающих внутренняя система подкрепления, основу которой составляют дофаминэргические нейроны вентральной области покрышки среднего мозга (VTA) (см.: В «системе вознаграждения» найдены нейроны, возбуждающиеся от хороших предчувствий, «Элементы», 10.02.2012). Эти нейроны получают окситоциновые сигналы паравентрикулярных ядер, что повышает их восприимчивость к другим сигналам (глутаматэргическим), носители социально-важной информации. В двух словах, окситоцина, который приходит в VTA в паравентрикулярных ядер, зависит интерес к родственникам и удовольствия от общения с ними.
Анализ глутаматэргических возбуждающих постсинаптических токов в нейронах допамина VTA показал, что у мышей МЛРД (потомков нормально питавшихся матерей) на следующий день после десятиминутного общения, знакомы с мышью, эти потоки, усиленные по сравнению с MHFD (потомки перекормленных матерей). На следующий день после общения с семейной мыши возбуждения этих нейронов также под МЛРД и MHFD. Таким образом, диета матери влияет на силу долгосрочного реагирования системы внутреннего вознаграждения в социальной новизны.
Наконец, в заключительной серии экспериментов авторы показали, что инфекция искусственного мышат MHFD бактерий L. reuteri восстанавливает нормальный ответ для VTA в социальных контактах. Тот же эффект возникает и легко хоронить мышей в нос окситоцина.
Таким образом, изображение получается вполне складная и энергичный. Диета с высоким содержанием жиров приводит к ожирению и значительно сокращает население L. reuteri в кишечнике самки. Мать передает своей инвалидности микробиоту потомству. Потому что бактерии L. reuteri являются необходимыми для нормального развития окситоцинэргической системы мозга, потомство количество окситоциновых нейронов в гипоталамусе, оказывается, под. Из-за этого, система вознаграждения (VTA) учитесь не создавать приятные чувства, в ответ на стимулы социальные, и животные растут безразличными к общению.
Механизм влияние L. reuteri на производство окситоцина паравентрикулярными ядрами, еще предстоит увидеть. Тем не менее, есть хорошие основания полагать, что в этом участвует блуждающий нерв, который передает сигналы из кишечника в мозг и, в частности, в паравентрикулярные ядра. Таким образом, поступает в мозг информация о кишечных инфекциях, что стимулирует иммунный ответ в (X. Wang et al., 2002. Evidences for vagus nerve in maintenance of immune balance and transmission of immune information from gut to brain in STM-infected rats). Другой тип лактобактерии кишечника, L. rhamnosus, снижает тревожность, стресс, и в этом также участвует блуждающий нерв (если вырезать, эффект исчезает). Наконец, есть прямые данные, показывают, что L. reuteri влияет на производство окситоцина у мышей при посредничестве блуждающий нерв (T. Poutahidis et al., 2013. Microbial Симбионты Accelerate раны Healing via the Neuropeptide Hormone Oxytocin).
Применяются ли эти выводы к человеку? Очень может быть. Как уже упоминалось, лишний вес матери повышает вероятность расстройства аутистического спектра» в организме человека. Известно, что многие люди с этим расстройством сломанной кишечника, микробиота. Также известно, что ожирение сопровождается изменениями микробиоты кишечника человека и других приматов. Потому что L. reuteri лечения «аутизма» мышат асоциальности, и бактерии Bacteroides ломкая снимает другие симптомы, такие как повышенная тревожность и повторяющихся действий, разумно предположить, что правильная структура кишечных бактерий, может быть эффективным для лечения симптомов аутизма, а не только на мышах, но и на человека.
Здесь еще можно порассуждать о том, что бактерии могут быть полезны, чтобы стимулировать общительность своих хозяев и, в особенности, интерес к незнакомцам, потому что это помогает бактериям заразить новых хозяев. Продолжая эту цепь рассуждений, можно фантазировать о возможной роли кишечной микробиоты в эволюции социального поведения в целом и отдельных его форм, в частности, в том числе религиозных культов. Читателей, которые интересуются этими идеями, рекомендую статью Александра Панчина и его коллеги: Александр И. Panchin, Александр I. Tuzhikov and Yuri V. Panchin, 2014. Midichlorians — the biomeme гипотеза: is there a иммунологические component to religious rituals?.
Источник: Шелли A. Buffington, Гонсало Виана Di Prisco, Thomas A. Auchtung, Надим J. Аджами, Джозеф Петрозино, Мауро Коста-Mattioli. Microbial Reconstitution Reverses Maternal Diet-Induced Social and Synaptic Дефицитами in Offspring // Cell. В 2016 году. Ст. 165. P. 1762-1775.
См. также о влияние симбиотической микробиоты в физиологии и поведении организмов, многоклеточные:
1) на микрофлору превращает человека в «сверхорганизм», «Элементы», 09.06.2006.
2) Токсоплазма — паразит, манипулирующий человеческой культурой, «Элементы», 05.09.2006.
3) Бактерии-симбионты заменили на червя, органы пищеварения и выделения, «Элементы», 19.09.2006.
4) Клопы кормят свое потомство бактериями, «Элементы», 13.10.2006.
5) Растение, гриб и вирус объединились, чтобы втроем противостоять высоким температурам, «Элементы», 29.01.2007.
6) Способность тлей приспосабливаться к колебаниям температуры зависит от симбиотических бактерий, «Элементы», 13.04.2007.
7) бактерии помогают японцам переваривать водоросли, «Элементы», 08.04.2010.
8) Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий, «Элементы», 12.11.2010.
9) Симбиотические бактерии перекрашивают своих хозяев в зеленый цвет, «Элементы», 30.11.2010.
10) Микрофлоры кишечника влияет на предрасположенность к аутоиммунным заболеваниям, «Элементы», 24.04.2013.
11) Лечение дисбактериоза кишечника снимает симптомы аутизма», «Статьи», 13.12.2013.
12) I. Зильбер-Розенберг, E. Rosenberg. Role of microorganisms in the evolution of animals and plants: the hologenome theory of evolution // Микробиологии FEMS Reviews. 2008.
Александр Марко