Болезнь Паркинсона (БП) является прогрессирующим нейродегенеративным заболеванием. Несмотря на его распространенность, лечение и профилактика БП в настоящее время разработаны недостаточно хорошо.
В 2003 году Хейко Браак впервые предположил, что ненаследственные формы БП вызваны некоторыми патогенными бактериями в кишечнике. Согласно его гипотезе, патоген способен проникать через слизистую оболочку кишечника и достигать головного мозга сквозь гемато-энцефалический барьер. Тем не менее, до настоящего времени не было никаких доказательств существования патогенных микроорганизмов или продуцируемых ими молекул, вызывающих БП.
Недавняя публикация в журнале Parkinson's Disease открыла новую главу в изучении связи кишечного микробиома с развитием БП. Ученые из Университета Алабамы в Бирмингеме (США) сообщили об избыточном скоплении оппортунистических бактерий в кишечнике пациентов с БП по сравнению с людьми из контрольной группы. Оппортунистические бактерии обычно безвредны для здорового человека, но их численность может возрастать при иммунодефиците и других состояниях, связанных с нарушением иммунитета. В таком случае указанные бактерии превращаются в патогенных.
Ученые выполнили крупнейшее на сегодняшний день исследование по оценке взаимосвязи изменений микробиома с БП. Для этого были проанализированы данные предыдущих экспериментов, в частности исследование 2017 года, в котором было 197 пациентов с БП и 130 здоровых людей, с применением новой, более точной технологии в области биоинформатики. Они также провели новый независимый набор данных с включением 323 пациентов, страдающих БП и 184 здоровых добровольцев.
При обработке данных исследователи применили для определения микробных сообществ сетевой анализ. Понятным примером сетевого анализа служат социальные сети, где можно сопоставить связи между подписчиками или друзьями. У нескольких людей будет огромное количество связей, у некоторых будет много, а у подавляющего большинства их будет гораздо меньше. Карта этих соединений похожа на карту маршрутов самолетов разных авиакомпаний.
«Главный вопрос заключается в том, вызывают ли эти бактерии БП, или они не имеют отношения к БП, но избыточно накапливаются в кишечнике и попадают в нервную систему из-за нарушения кишечного барьера при данном заболевании», - размышляет руководитель исследования, доктор Паями.
Исследователи подчеркивают, что нельзя судить о функции оппортунистической микрофлоры, основываясь лишь на факте взаимосвязи с БП.
Используя анализ сети, Паями и коллеги обнаружили три микробных кластера, каждый их которых имеет общие функциональные характеристики. Первый кластер был скоплением оппортунистических бактерий, в избытке наблюдаемых при БП, что ранее было неизвестно.
Два других кластера содержали бактерии, обнаруженные в предыдущих исследованиях. В сравнении с контрольной группой у пациентов с БП отмечено снижение доли микробов, которые производят короткоцепочечные жирные кислоты. В третьем кластере среди пациентов с БП преобладали бактерии, метаболизирующие углеводы, в сравнении со здоровыми людьми. Дальнейшие эксперименты помогут определить, какую роль они играют при нейродегенеративных заболеваниях.
Согласно анализу данных, изменения микрофлоры кишечника не зависели от пола, возраста, массы тела, нарушения стула, желудочно-кишечного дискомфорта, места жительства и диеты пациентов.
Ученые заключили, что предстоит детализировать полученные результаты в исследованиях с использованием большим числом участников. Это нужно для отслеживания изменений микрофлоры от скрытой до прогрессирующей фазы заболевания. Новые технологии секвенирования генома бактерий позволят лучше понять функции бактерий, археев, грибов и даже вирусов.
doi.org/10.1038/s41531-020-0112-6
