Изменение микробиоты у детей с РАС привело к снижению синтеза убихинола и тиаминпирофосфата

Китайские ученые сравнили образцы кишечной микробиоты детей с расстройствами аутистического спектра (РАС) и здоровых детей и выяснили, что между группами наблюдаются существенные различия в составе микробиоты. Как сообщается в журнале Nature Microbiology, у детей с РАС наблюдались отличия 14 архей, 51 бактерии, 7 грибов, 18 вирусов, 27 микробных генов и 12 метаболических путей, среди которых наиболее значимо пострадал биосинтез убихинола-7 или тиаминдифосфата.

Хотя причина возникновения расстройства аутистического спектра (РАС) неизвестна, считается, что они могут быть связаны со сложным взаимодействием между генетическими факторами и факторами окружающей среды. В последнее десятилетие было показано, что кишечный микробиом играет центральную роль в модуляции взаимодействия кишечника и головного мозга, регулируя нейроиммунные сети и непосредственно взаимодействуя с мозгом. Доклинические исследования показали, что у детей с РАС изменен состав кишечной микробиоты и наблюдается задержка развития кишечной микробиоты. Кроме того, пересадка фекальной микробиоты от людей с РАС мышам способствовала развитию аутистического поведения.

Однако до сих пор большинство исследований были сосредоточены на бактериальном компоненте кишечной микробиоты. Технологии метагеномного секвенирования позволили изучать другие микробные сообщества, включая архей, грибы и вирусы, которые также колонизируют кишечник человека. Однако практически никто не изучал изменения этих представителей микробиома при РАС.

Такой работой занялась исследовательская группа под руководством Сью Ын (Siew Ng) из Научного центра по изучению микробиоты (Microbiota I-Cente), которая провела метагеномный анализ кала 1627 здоровых детей и детей с РАС (3–12 лет) из пяти независимых когорт, для которых была собрана информация о 236 демографических и социальных характеристиках. Среди всех изученных факторов, связанных с хозяином и питанием, в общей сложности 21 фактор оказал значительное влияние на состав кишечной микробиоты, включая РАС, возраст, пол, индекс массы тела, три характеристики состояния желудочно-кишечного тракта, 15 диетических факторов и последовательность проведения анализа; все эти факторы были скорректированы во всех последующих анализах.

Затем ученые оценили изменения в разнообразии кишечной микробиоты у нейротипичных детей и у детей с РАС. У детей с РАС наблюдалось снижение разнообразия архей, бактерий и вирусов по сравнению с нейротипичными детьми. В общей сложности различия нашлись для 14 видов архей, 51 вида бактерий, 7 видов грибов и 18 видов вирусов. Изменения в составе бактерий у детей с РАС были вызваны истощением популяции Streptococcus thermophilus и бактерий, продуцирующих короткоцепочечные жирные кислоты, таких как Bacteroides и Lawsonibacter asaccharolyticus.

На функциональном уровне факторы фенотипа хозяина объясняли 17,1 процента вариаций в путях развития микробиома и 15,7 процента вариаций микробных генов. Диагноз РАС оказался главным фактором, определяющим вариабельность как путей развития микробиома, так и микробных генов. На уровне метаболических путей кишечной микробиоты было отмечено изменение 12 различных путей (отрицательные ассоциации для девяти путей, и положительные для трех). Наиболее значимое снижение активности у детей с РАС претерпели пути биосинтеза убихинола-7 и тиаминдифосфата. В более ранних исследованиях, убихинол облегчал симптомы РАС у детей, а нарушение синтеза тиаминдифосфата связывали с РАС и другими психическими расстройствами.

Среди всех маркеров, относящихся к одному царству, модель микробных метаболических путей продемонстрировала самую сильную прогностическую способность для выявления РАС со средней площадью под кривой 0,87, за которой следуют изменения микробных генов (0,86), бактерий (0,85), архей (0,76), грибов (0,74) и вирусов (0,68). Эти результаты демонстрируют, что фекальные микробиомные характеристики из разных царств можно считать многообещающими прогностическими маркерами для диагностики РАС. Однако наибольшая прогностическая мощность оказалась у объединенной модели, в которой оценивались изменения всех перечисленных микробиомных характеристик.

Дополнительные статистические проверки, а также исследование микробиома детей с атопическим дерматитом и синдромом дефицита внимания и гиперактивности, подтвердили найденные ассоциации. В целом, это исследование может лечь в основу нового подхода в диагностике РАС. Он будет опираться на изменения в разнообразии микроорганизмов в фекальной микробиоте и ее метаболических путей.

Ученые также находят факторы риска развития РАС, которые могут влиять на развитие нервной ткани плода. Недавно мы рассказывали, что прием матерью противосудорожных препаратов повышает риск развития РАС у ребенка.