Он способствует увеличению количества синапсов
Содержащийся в человеческом грудном молоке стереоизомер шестиатомного спирта инозитола — мио-инозитол — дозозависимо способствует увеличению количества синапсов в возбуждающих нейронах человека благодаря модуляции постсинаптической части. Как выяснили ученые, проанализировавшие образцы грудного молока из разных стран, наибольшая концентрация этой молекулы наблюдается в ранних периодах лактации. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Формирование нейронных связей в головном мозге зависит как от генетических влияний, так и от факторов окружающей среды, среди которых рацион питания занимает не последнее место. Хотя влияние конкретных нутриентов на различные механизмы развития нервной системы изучено недостаточно, известно, что грудное молоко, богатое микроэлементами и биологически активными соединениями, способствует развитию мозга (а его потребление в детстве связано со здоровым старением мозга).
Рацион питания младенца может значительно влиять на развитие его нервной системы из-за большей проницаемости кишечника и гематоэнцефалического барьера для малых молекул. Чтобы выяснить, какие вещества из грудного молока могут влиять на развитие нервной системы младенцев, команда ученых под руководством Томаса Бидерера (Thomas Biederer) из Йельской медицинской школы проанализировала образцы женского молока в разные периоды лактации, собранные из трех банков грудного молока в Мехико, Шанхае и Цинциннати.
Ученые сосредоточились на компонентах, которых в человеческом молоке больше, чем в коровьем, и остановили свое внимание на 1,2,3,5-цис-4,6-циклогексангексол, или мио-инозитоле, — стереоизомере карбоциклического сахара инозитола с шестью гидроксильными группами. Его часто обнаруживают в тканях с высокой утилизацией глюкозы: например, в головном мозге.
Большая доля (93 процента) мио-инозитола в грудном молоке присутствует в свободном виде. Анализ образцов грудного молока показал, что его было стабильно много после родов — в среднем 180 ± 41 микрограмм на миллилитр на второй неделе лактации. При этом потребление младенцами мио-инозитола на второй неделе жизни оценивалось как 105 ± 24 миллиграмм в сутки. Со временем концентрация вещества снижалась, при этом ученые не нашли ее значимых различий между образцами в разных странах.
Ученые отметили, что пик концентрации мио-инозитола в грудном молоке приходился на пик образования синапсов в коре головного мозга ребенка, из-за чего они решили проверить, как мио-инозитол влияет на развитие нейронных связей. Для этого они использовали клеточную модель глутаматергических нейронов коры головного мозга человека, полученных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток.
Обработка их мио-инозитолом не влияла на сложность ветвления дендритов и длину клеток, однако увеличивала концентрацию основого белка, составляющуего основную часть постсинаптического уплотнения (р = 0,0007). При этом на пресинаптическом участке ученые не отметили никаких изменений, что говорит о влиянии мио-инозитола на развитие постсинаптических частей дендритов человеческих нейронов.
В модели нейронов гиппокампа крыс, в которой ученые добавляли мио-инозитол в процессе роста клеточной линии, выяснилось, что вещество увеличивает активность как пресинаптических, так и постсинаптических участков глутаматергических нейронов. Причем мио-инозитол действовал дозозависимым образом и увеличивал плотность везикулярного транспортера глутамата 1, что согласуется с его влиянием на возбуждающие постсинаптические рецепторы. Помимо этого, этот карбоциклический сахар способствовал индукции пресинаптических участков.
Затем ученые проанализировали влияние мио-инозитола на синаптические связи in vivo, выбрав для этого первичную зрительную кору мыши, поскольку она хорошо подходит для изучения постнатального развития нейронных связей из-за ее строго стереотипного развития. Мыши получали пищевую добавку с 50 миллиграммами мио-инозитола на килограмм массы тела один раз в день с рождения до 35 дня жизни, когда заканчивается созревания зрительной коры.
С помощью иммуногистохимического окрашивания ученые выяснили, что мио-инозитол увеличивал размер возбуждающих постсинаптических участков в созревающей коре головного мозга, причем такой эффект был отмечен и в пятом слое коры головного мозга. Помимо этого, ученые также выяснили на культуре зрелых нейронов мыши, что мио-инозитол увеличивает количество синапсов между ними.
Поскольку в некоторых исследованиях описаны случаи накопления мио-инозитола в мозге людей с синдромом Дауна и болезнью Альцгеймера, ученые рассчитывают на проведение дополнительных работ, которые позволили бы дать представление о сбалансированном потреблении мио-инозитола на разных этапах жизни. Однако пока ученые считают, что мио-инозитол существенно влияет на развитие центральной нервной системы сразу после рождения.
По-видимому, производителям детских молочных смесей будет необходимо добавлять в них мио-инозитол. О том, как современные молочные смеси стараются догнать грудное молоко, какие проблемы у них встречаются на этом пути и полувековом бойкоте, можно прочитать в нашем материале «Порошок, уходи».