Пересадка кала омолодила мозг старых мышей

Пересадка фекальной микробиоты молодых мышей вызвала у старых мышей улучшения в показателях иммунитета, метаболитов гиппокампа и когнитивных способностях, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Nature Aging. Изменения в иммунитете наблюдались на уровне кровотока, брыжеечных лимфоузлов и микроглии гиппокампа. В последнем восстанавливаются уровни витамина А и ГАМК, а также уровень экспрессии генов, связанных со старением. Изменения в поведении предполагают, что после пересадки у мышей снизился уровень социальной тревожности. Ученые считают, что пересадка кала может стать перспективной терапией для пожилых людей.

Множество последних исследований ученые-биологи посвящают микробиому кишечника — огромному (у человека их примерно 30 триллионов) скоплению микроорганизмов, которые не только способствуют пищеварению, но и тесно связаны с иммунитетом, памятью и другими функциями. Недавно даже вышло исследование, в котором бактерии кишечника защитили мышей от радиации.

Вместе с возрастными изменениями когнитивных и физических способностей организма меняется и состав его кишечного микробиома: как его виды, так и численное соотношение микроорганизмов. До сих пор не совсем понятно, вызывает ли старение изменение микробиома или наоборот, ведь в организме эти процессы неотделимы. Чтобы исследовать их, биологи проводят эксперименты по трансплантации кала (и микробиома вместе с ним) от молодых организмов старым и наоборот. Так удалось показать, что пересадка кала от молодых рыбок к старым продлевает их жизнь. На здоровых млекопитающих же таких исследований до сих пор не проводили: известно лишь, что пересадка кала от мышей без преждевременного старения (прогерии) больным животным также продлевает жизнь и улучшает показатели здоровья.

Биологи из Ирландского национального университета Корка под руководством Маркуса Бейме (Marcus Boehme) пересадили кал молодых мышей (3-4 месяца) старым (19-20 месяцев) и проверили возрастные изменения. Первым делом после пересадки ученые исследовали иммунитет мышей, ведь его связь с микробиомом уже неоднократно была показана. Сначала биологи исследовали количество разных типов лимфоцитов в брыжеечных лимфоузлах и кровотоке мышей после трансплантации. Оказалось, что у старых мышей без трансплантации повышается уровень ранних активированных CD8+ Т-лимфоцитов (клеток-киллеров), а после трансплантации их количество снова падает (p<0,05). Кроме того, в лимфоузлах восстановились уровни дендритных CD103+ лимфоцитов и Ly6Chi моноцитов. Из всех исследованных типов клеток и веществ, в крови статистически значимым оказалось лишь восстановление интерлейкина-10.

Биологи также проверили иммунные клетки гиппокампа — микроглию, которая тесно связана с процессами нейропластичности и памяти. С возрастом у мышей увеличивается тело клеток микроглии — на этот процесс смогла повлиять пересадка кала и клетки снова уменьшились. А вот разницы в количестве и ветвлении отростков этих клеток после пересадки не наблюдалось. Биологи также выявили гены, которые изменяют свою активность у старых мышей, и которые удалось восстановить при пересадке. Эти гены оказались связаны с физиологическим старением мозга, сокращением количества синапсов, склерозом и болезнью Альцгеймера, а также нарушениями памяти. А вот выживание новых нейронов у старых мышей улучшить пересадкой не удалось.

Кроме того, исследователи проверили, как пересадка кала повлияла на уровни метаболитов гиппокампа. Оказалось, что она восстанавливает уровень ретинола (витамина А), который связывают с дефицитом памяти. Пересадка также восстановила уровень тормозного медиатора ГАМК, который играет важную роль при возрастном изменении когнитивных функций. Также новый микробиом повлиял и на другие вещества, вовлеченные в метаболизм аминокислот. Исследователи считают, что метаболические изменения могут быть связаны с синтезом веществ бактериями кишечника — так соединения могли бы попадать через кровь в мозг.

Биологи также провели поведенческие тесты с мышами: на долгосрочную и краткосрочную память, обучаемость, уровень тревоги, стратегию поиска цели. После пересадки у мышей наблюдались улучшения в обучении и долговременной памяти, однако статистических различий достичь не удалось. Кроме того, старые мыши с «новым» микробиомом стали охотнее общаться с коллегами в одной клетке, что может свидетельствовать о снижении уровня тревожности.

Микробиом можно описать не только для кишечника, но и для любой населенной бактериями среды. Так, например, недавно биологи описали микробиомы крови здоровых людей и пациентов с болезнями. Оказалось, что даже в норме в крови содержатся микроорганизмы, а при шизофрении они еще и отличаются большим разнообразием.

Анна Муравьёва