Хорошо известно, что огромное сообщество микроорганизмов обитает в нашем кишечнике. Они помогают переваривать пищу, переживать стрессовые ситуации, укреплять иммунную систему. Недавно выяснилось, что микробы в кишечнике матери также влияют на развитие мозга плода во время беременности.
Разговор бактерии с клеткой
В сентябре 2020 года ученые, изучающие мышей, обнаружили необычное явление. Микробы, обитавшие в кишечнике беременных мышей, подавали химические сигналы, на которые реагировал растущий мозг плода.
До этого уже было известно, что кишечные микробы «разговаривают» между собой. Их «язык» состоит из химических сигналов, которые генерируются микробиомом кишечника и распространяются по ЖКТ.
Более того, человеческий организм, также состоящий из мириад живых клеток, может понимать значение некоторых сигналов, касающихся его жизнедеятельности и здоровья. Но чтобы бактерии из кишечника разговаривали с клетками серого вещества...
Влияние микробов на развитие мозга
Оказалось, для профильных ученых это не стало сенсацией. В 1940-х годах был проведен сложный эксперимент на грызунах. Чтобы выяснить, как сильно и на какие процессы в организме влияет микрофлора кишечника, была выращена партия стерильных мышей, лишенных бактерий.
Прежде всего выяснилось, что их пищеварение ухудшилось, а реакция на стресс усилилась. Но был замечен и другой феномен. Экспериментаторы выявили изменения в размере и структуре различных областей мозга.
Исследование сегодняшнее и 80-летней давности доказывает, что материнские микробы воздействуют на развитие клеток головного мозга потомства. Прежде всего положительное влияние оказывается на таламус – часть мозга, которая ответственна за осязание, обоняние, восприятие визуальной и слуховой информации.
Как проходил научный эксперимент
В новом исследовании ученые оценили, как микробы влияют на развивающийся мозг мыши. Для этого они создали две контрольные группы. Первая – с обычными мышами, вторая – со стерильными (не путать с бесплодием). При этом стерильности добивались двумя способами: подавление микрофлоры специфическими методами и введение антибиотиков.
Далее они сравнили развитие мозга плода нормальных матерей и «безбактериальных». Оказалось, что удаление кишечных бактерий или просто добавление антибиотиков резко изменило экспрессию генов в мозге плода.
По сравнению с обычными мышами с развитой микрофлорой, ряд экспрессии генов, участвующих в развитии отдельных нервных клеток, изменился в отсутствие материнских кишечных бактерий. Эти гены помогают нейронам отращивать длинные тонкие аксоны, которые позволяют им обмениваться информацией между собой. Некоторые из этих генов играют важную роль в таламусе, который принимает и передает сенсорную информацию остальной части мозга.
Микроскопический анализ показал, что в таламусе мышей, матери которых были стерильны или получали антибиотики, наблюдался меньший рост аксонов. При их недостатке нервные клетки гораздо хуже обрабатывают сенсорную информацию.
Люди – те же мыши
В биологическом плане люди и мыши – млекопитающие. У нас схожие процессы, проистекающие в организме. Многие люди принимают антибиотики во время беременности. Могут ли лекарственные препараты на определенных этапах развития ребенка повышать риск неблагоприятных исходов для мозга?
На этот счет крайне мало исследований. Эксперимент на мышах показал важность масштабной проверки результатов конкретно на людях.
В более широком смысле это исследование вносит свой вклад в захватывающую область расшифровки микробной коммуникации. Несколько сигналов, генерируемых бактериями беременной мыши, передавались в мозг плода. Посылают ли микроорганизмы подобные сообщения внутри людей и способен ли сложный человеческий организм их слышать? Это тема будущих исследований.
