Избыток соли изменил состав микробиоты. И это вызвало у людей гипертонию
Диета с повышенным содержанием соли вызывает гипертонию, изменяя состав кишечной микробиоты. Это показали ученые из нескольких научных институтов Берлина в сотрудничестве с коллегами из Массачусетского технологического института и Национального института здоровья США. Снижение количества лактобацилл приводит к изменению состава метаболитов кишечника, что, по-видимому, и является причиной повышения давления и возрастания риска развития сердечно-сосудистых заболеваний, заключают авторы статьи, опубликованной в Nature.
Так называемая «западная диета», которой придерживаются жители развитых стран, включает в себя большое количество обработанных продуктов и отличается высоким содержанием соли. Ученым уже давно известно, что избыток соли в пище является причиной гипертонии и сопутствующих сердечно-сосудистых заболеваний, поэтому современные рекомендации по здоровому питанию включают в себя снижение употребления соли.
Высокосолевая диета также приводит к изменению состава клеток иммунитета и появлению провоспалительных T-клеток, в частности Т-хэлперов, продуцирующих интерлейкин-17. Появление Th17-клеток также ассоциировано с развитием аутоиммунных заболеваний. Увеличение популяции этих клеток у модельных мышей провоцирует развитие рассеянного склероза.
Немецкие и американские исследователи предположили, что активация Th17-клеток у животных, сидящих на диете с повышенным содержанием соли, происходит с участием кишечных бактерий. Высокосолевая диета изменяет состав микробиоты и продуцируемых микробами метаболитов, которые влияют на иммунитет хозяина (мы рассказывали, например, как переработка кишечными бактериями флавоноидов и аминокислоты триптофана защищает хозяина от вирусных инфекций и воспаления).
В исследовании, проведенном на мышах, две группы животных кормили едой с нормальным содержанием соли (0,133 М NaCl) или с повышенным (0,252 М NaCl). Изменения в составе кишечной микробиоты отслеживали путем секвенирования последовательности рибосомальной ДНК (16S rDNA), выделенной из фекалий мышей, а также по изменению состава метаболитов, определяемого газовой хроматографией.
Несмотря на то, что две группы четко отличались по составу метаболитов, изменения в микробном сообществе были довольно слабо выражены. Чтобы его детектировать, ученые использовали алгоритм на основе машинного обучения, который в течение двух недель «тренировался» отличать ДНК бактерий контрольной группы от группы на высокосолевой диете.
Оказалось, что сильнее всего высокосолевая диета повлияла на представленность бактерий рода Lactobacillus. Через две недели диеты их количество в фекалиях снизилось. В мышином микробиоме эта группа в основном представлена видом Lactobacillus murinus, нехарактерной для человека, поэтому авторы работы в отдельном тесте in vitro сравнили устойчивость к соответствующим концентрациям соли L. murinus и «человеческих» лактобацилл. Из нескольких видов наиболее чувствительной к соли оказалась Lactobacillus salivarius.
Через три недели высокосолевой диеты у мышей увеличилось кровяное давление и возросло количество Th17-клеток в крови. Предположительно, на оба параметра повлияли продукты распада триптофана, количество которых также изменилось с содержанием соли в еде. Ученые обнаружили, что «лечение» с добавлением в пищу суспензии L. murinus привело к улучшению состояния животных.
После экспериментов на мышах исследователи провели эксперимент на небольшой группе добровольцев-людей. В течение двух недель участники употребляли соль в количестве около 14 граммов в день, а исследователи следили за кровяным давлением и количеством Th17-клеток. Оба параметра через две недели увеличились.
Чтобы определить представленность разных видов лактобацилл в микробиоте участников, ученые отсеквенировали метагеном их фекалий до и после периода высокосолевой диеты. Оказалось, что к концу эксперимента представленность почти всех видов лактобацилл снизилась.
Выводы исследователей предполагают, что в борьбе с последствиями высокосолевой диеты может помочь изменение состава микробиоты кишечника, в частности, обогащение ее лактобациллами. Бактерии могут попадать в кишечник с пищей, либо при помощи процедуры пересадки кала.
О том, какие физиологические механизмы лежат в основе тяги к соленому, можно прочитать здесь.
Дарья Спасская
Это произошло после формирования нейронной связи между клетками циркадных часов и Dh44-нейронами
Биологи определили момент, в который циркадные часы начинают управлять циклами сна и бодрствования у личинок плодовых мушек. Оказалось, это происходит в начале третьего дня развития под влиянием новой связи между нейронами циркадных часов и клетками Dh44, которые контролируют бодрствование личинок. Кроме того, после формирования этой связи у личинок появилась долгосрочная память. Исследование опубликовано в журнале Science Advances. Циркадные ритмы у многих видов формируются еще на самых ранних этапах развития. Так, например, у млекопитающих клетки супрахиазматического ядра детеныша синхронизируют свою ритмическую активность еще во время беременности. Однако многие матери новорожденных могут подтвердить, что дети в этом возрасте редко спят ночью и бодрствуют днем — в основном их сон равномерно распределен по суткам. Исследования подтверждают, что циклы сна и бодрствования у младенцев чаще всего появляются от трех до двенадцати месяцев. До сих пор не было понятно, почему, несмотря на работу клеток циркадных часов, циклы сна и бодрствования формируются довольно поздно и как этот процесс влияет на другие функции мозга — например, долговременную память. Исследователи из университета Пенсильвании под руководством Эми По (Amy R. Poe) изучили аналогичный процесс на дрозофилах. Биологи отследили момент, в который у личинок мушек появляются циклы сна и бодрствования — это произошло в начале третьего дня развития. Чтобы понять, что именно происходит с циркадными ритмами в этот момент, исследователи изучили активность нейронов мозга у личинок. Прежде всего они проверили нейроны, которые производят нейропептид Dh44, поскольку они расположены в области циркадных часов у взрослых мушек.Для этого они создали трансгенных насекомых, у которых эти клетки синтезировали теплочувствительный ионный канал. Таким образом, когда личинок помещали в теплую среду, в Dh44-нейронах начинался ионный ток и те активировались. Оказалось, что эти клетки действительно участвуют в регуляции циклов сна: после их активации личинки на второй стадии меньше спали в течение суток (p < 0,0001). Тогда исследователи решили изучить, как активность этих клеток меняется при переходе со второй стадии личинок на третью — в момент появления ритмов сна. Оказалось, активность Dh44 не отличается на первой и второй стадии, но снижается в начале третьей. Это согласовывалось и с повышенным количеством сна у личинок в этот день: активность нейронов снизилась и они перестали оказывать свое бодрящее действие на личинок. Биологи предположили, что в этот момент Dh44-нейроны связываются с клетками, которые задают общий циркадный ритм организму мушек. Для этого они отследили нейронные связи этого мозгового центра. И действительно, при переходе со второй стадии на третью Dh44-нейроны сформировали связь с одной из клеток часов — DN1a. Ученые также подтвердили, что активация DN1a действительно «включает» Dh44 и увеличивает длительность бодрствования у личинок. Тогда исследователи решили проверить, как появление связи циркадных ритмов с циклами сна и бодрствования влияет на другие процессы в мозге насекомых. Зная, что переход памяти из кратковременной в долговременную происходят во время сна, биологи протестировали оба типа памяти у животных. Для этого они использовали стандартный для таких задач тест — проверяли, как личинки запоминают отвратительные запахи. И на второй, и на третьей стадии личинки одинаково хорошо проходили тесты на кратковременную память, а вот долговременная память появилась лишь при переходе между ними. При этом активация Dh44-нейронов, которые снижали количество сна у личинок, нарушала процессы долговременной памяти. Так, биологи не только в подробностях описали, как клетки циркадного ритма начинают контролировать циклы сна и бодрствования, но и показали, что этот процесс очень важен для развития таких сложных когнитивных функций как долговременная память. Сон и память действительно тесно связаны — депривация сна способна даже стирать воспоминания. Недавно мы писали об исследовании, в котором такие воспоминания удалось восстановить у мышей.