Кетодиета полечила эпилепсию через изменения кишечного микробиома

Американские ученые провели эксперимент и выяснили, что кетодиета изменяет функцию микробиома кишечника у детей с рефрактерной эпилепсией. У мышей, чей кишечник заселили микробиомом детей, которые придерживались кетодиеты, обнаружили измененные транскриптомы гиппокампа, включая пути, связанные с синтезом АТФ, метаболизмом глутатиона и окислительным фосфорилированием, и такие мыши становились устойчивыми к судорогам. Исследование опубликовано в журнале Cell Reports.

Кетогенная диета с низким содержанием углеводов и высоким содержанием жиров выступает основным методом лечения рефрактерной эпилепсии у детей, которые не реагируют на существующие противосудорожные препараты. Эффективность такого подхода подтверждается многочисленными ретроспективными и проспективными исследованиями, в которых, по оценкам, около 30 процентов детей избавляются от приступов, а у 60 процентов приступы случаются в два раза реже. При этом практически неизвестно, каким именно образом кетодиета защищает от развития судорог.

Несколько исследований показывали, что индуцированные кетодиетой изменения в микробиоме кишечника опосредуют ее противоэпилептические эффекты в мышиных моделях рефрактерной эпилепсии. Однако неясно, какие именно метаболические пути микробиома могут оказывать такой эффект, и работают ли они вообще у человека.

Элейн Сяо (Elaine Hsiao) с коллегами из Калифорнийского университета провела проспективное исследование, в котором гнотобиотическим мышам пересаживали микробиом кишечника десяти детей с рефрактерной эпилепсией, которые придерживались или кетогенной диеты. В целом, при анализе микробиома кишечника ученые обнаружили, что после начала кетогенной диеты в нем стало больше генов, связанных с ассимиляцией формальдегида, деградацией гуанозиновых нуклеотидов и биосинтезом L-пролина, и меньше генов, связанных с биосинтезом аэробактина.

После пересадки кишечного микробиома мышам с моделью рефрактерной эпилепсии ученые заметили, что им требовалась увеличенная частота переменного тока, чтобы вызвать судороги, по сравнению с контрольной группой. В среднем устойчивость к судорогам повысилась на 22,4 процента. Секвенирование РНК тканей гиппокампа у мышей выявило дифференциально экспрессируемые гены, связанные с биологическими процессами ядра клетки, относящимися к процессингу РНК, трансляции, реакции клеток на стресс, передаче сигналов TORC1, регуляции синаптической потенциации, развития нейронов и реакции на уровень питательных веществ.

Наиболее радикальные изменения включали повышенную регуляцию Dusp12, Bmpr1b и Cmya5 и пониженную регуляцию транскриптов Abcc9, Ufsp1 и Tbx2. Полногеномный поиск ассоциаций показал, что транскрипты гиппокампа и лобной коры, которые сочетаются с микробными метагеномными и метаболомными признаками, вовлечены в развитие рефрактерной эпилепсии.

Хотя ученым не удалось обнаружить четкого изменения таксономии кишечного микробиома при кетогенной диете, которое бы опосредовало ее противосудорожный эффект, это исследование показывает биохимические пути такого лечебного эффекта этой диеты. В дальнейшем ученые планируют доказать причинно-следственную связь между конкретными бактериями, их метаболизмом и влиянием на головной мозг.

Судороги случаются не только у людей. Как выяснили американские ученые, землекопы настолько много времени проводили в тесноте, что привыкли жить при больших концентрациях углекислого газа, а на свежем воздухе и в тепле у них начинаются судороги.