Лактобактерии могут защитить мозг от опасных болезней: разработка российских генетиков

Сигналы из ЖКТ: как кишечные бактерии воздействуют на мозг?

«Дайте антибиотик и что-нибудь для микрофлоры!»:  в последние годы мы стали чаще заботиться о крошечных защитниках, живущих в кишечнике — хотя бы в экстренных ситуациях, таких, как прием антибиотиков. Много говорят о том, что поддержка микробиоты положительно влияет на стул, пищеварение, иммунитет. Однако идея, что полезные бактерии могут улучшить работу мозга, все еще может казаться странной.

Тем не менее получена масса доказательств существования тесной связи между кишечником и мозгом. Причем главными «связными» между этими, казалось бы, столь далекими и по положению и по функции системами, являются бактерии, населяющие нижние «этажи» желудочно-кишечного тракта. Эти крошечные трудяги синтезируют полезные вещества, которые проникают в кровь и передают «биохимические приветы» каждой клетке организма, подавляя воспаления и регулируя иммунные реакции.

Если защитные бактерии в кишечнике слабеют, на их место приходят микробы-эгоисты. Вещества, которые они вырабатывают, провоцируют воспаление во всех органах, в том числе, в головном мозге. Таким образом, от того, какие именно микробы преобладают в нашем пищеварительном тракте, зависит характер биохимических сигналов, идущих из кишечника и влияющих на работу всех систем, включая нервную.

Что вырабатывают лактобактерии, и почему это важно для мозга?

Лактобактерии — это микроорганизмы, которые у всех на слуху, также их называют лактобациллами, кисломолочными или молочнокислыми бактериями. Вместе с бифидобактериями они являются важнейшими и многочисленными представителями сообщества защитных микроорганизмов кишечника человека. Название этих микробов связано с их способностью синтезировать молочную кислоту. Благодаря данному свойству их используют в кулинарии для производства кисломолочных продуктов, квашения.

Однако выработкой молочной кислоты лактобациллы не ограничиваются: это настоящие фабрики по производству веществ, влияющих не только на кишечник, но и весь организм: например, они вырабатывают короткоцепочечные жирные кислоты, снабжающие энергией клетки тела, включая мозг. В 2023 году ученые из Шанхайского университета Цзяо Тун (Китай) опубликовали обзор, в котором перечислили все известные метаболиты, т.е. продукты жизнедеятельности лактобактерий.

Особое внимание китайские эксперты уделили способности молочнокислых бактерий вырабатывать гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК). Данное соединение в высоких концентрациях синтезируется в головном мозге и является нейромедиатором, то есть веществом, необходимым для передачи нервных импульсов.

Специалисты приводят примеры исследований, доказывающих, что низкий уровень лактобактерий в кишечнике связан с нарушением обмена ГАМК в мозге и часто встречается при депрессии и других психических расстройствах. Поэтому сегодня одним из важнейших направлений в науке изучение метаболитов полезных бактерий и создание на их основе препаратов — фармакобиотиков, которые можно будет использовать для лечения болезней нервной системы.

В чем уникальность открытия российский ученых?

Несмотря на общее название — лактобактерии — существует множество штаммов этих микроорганизмов. Штаммы можно условно назвать «породами», которые различаются своими свойствами. Например, одни штаммы эффективнее «выгоняют» из кишечника чужеродных микробов, другие лучше выживают в неблагоприятных условиях и так далее.

В июне 2024 года группа российских генетиков из нескольких исследовательских центров (Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, Институт цитологии и генетики Сибирского отделения РАН, Институт биомедицинской химии и др.) представила мировому научному сообществу уникальный штамм лактобактерий со сложным названием Limosilactobacillus fermentum U-21, сокращенно L.fermentum U-21.

Этот штамм, выведенный в лаборатории генетики бактерий Института им. Н.И. Вавилова, синтезирует сразу несколько соединений, улучшающих работу мозга:

• мощный антиоксидант акукубин, защищающий нервные клетки от окислительного стресса, и подавляющий воспаление (хроническое воспаление – один из факторов ускоренного станения мозга, развития болезней Альцгеймера и Паркинсона),
• витамин В3 (ниацин), положительно влияющий на иммунную систему мозга, повышающий уровень энергии в нервных клетках,
• сциллоинозитол – уникальное вещество, способное разрушать токсичные белки в мозге (именно они «виноваты» в гибели нервных клеток при болезнях Альцгеймера и Паркинсона),
• гамма-аминомасляную кислоту – важный нейромедиатор, необходимый для баланса процессов возбуждения и торможения в нервной системе.

По словам авторов исследования, эти удивительные свойства полученного штамма лактобактерий можно использовать для создания препаратов, направленных на лечение нейродегенеративных заболеваний. К этой группе болезней, при которых наблюдается необратимое разрушение клеток мозга, проблемы с памятью, речью, двигательной активностью, относятся болезни Альцгеймера и Паркинсона.

Как можно уже сегодня поддержать мозг с помощью лактобактерий?

Пока ученые работают над созданием инновационного препарата, каждый из нас уже сегодня может поддержать мозг, включив в питание больше продуктов с лактобактериями. Кефиры, йогурты, сыры, квашеная капуста, кимчи — все эти продукты содержат не только полезные лактобациллы, но и вещества, которые они синтезируют.

Эти соединения подавляют воспаление, в том числе в нервной системе, регулируют работу иммунитета, помогают поддерживать оптимальный уровень содержания гамма-аминомасляной кислоты в мозге, обеспечивают клетки энергией.

Также важно поддерживать собственную микробиоту кишечника при помощи диеты, богатой овощами и фруктами. Здоровая диета в сочетании с достаточной физической активностью — лучший способ поддержать здоровье мозга и защитить его от старения.