Заболевания, вызванные нарушением нормального развития центральной нервной системы (ЦНС), – аутизм, синдром дефицита внимания и гиперактивности, трудности обучения – проявляются в первые годы жизни ребенка и в дальнейшем могут приводить к снижению когнитивных способностей, эмоциональным нарушениям и социальной дезадаптации. Распространенность расстройств развития во всем мире составляет 13.4% среди детей в возрасте от 6 до 17 лет и 20.1% среди детей в возрасте от 1 до 7 лет.
Воздействие факторов окружающей среды играет важную роль в регуляции генетических механизмов нейронального развития и созревания мозга. Известно, что у детей с нарушениями развития, в частности расстройствами аутистического спектра, или недоношенных детей наблюдается изменение качественного и количественного состава микрофлоры кишечника. Связь между составом кишечной микробиоты, функциональной активностью мозга и поведением реализуется через сложное взаимодействие между структурами ЦНС и органами желудочно-кишечного тракта, образующими ось "кишечник-мозг".
Bacteroidetes – грамотрицательные анаэробные бактерии, которые представляют одну из немногочисленных популяций микрофлоры кишечника, способную к образованию сфинголипидов – важнейшего компонента клеточной мембраны нейронов и регулятора различных процессов в ЦНС, а значит увеличение количества бактерий данного типа может оказывать положительное влияние на нейрональное развитие и когнитивные функции. Эту гипотезу решили проверить ученые из университета Альберты в Канаде. Результаты работы опубликованы в журнале Gut Microbes.
Исследователи проанализировали данные 405 младенцев (199 девочек), собранные в рамках когортного исследования CHILD (Canadian Healthy Infant Longitudinal Development). Развитие функций мозга оценивали с помощью шкалы развития младенцев Бейли (BSID-III) в возрасте 2 лет. Для качественной и количественной оценки состава бактериальной флоры кишечника в 4 и 12 месяцев проводили анализ образцов кала с помощью метода секвенирования гена 16S рибосомальной РНК. На основе данных о составе микробиоты дети были разделены на три группы: преобладание в микрофлоре кишечника бактерий рода Proteobacteria (превышает количество других штаммов на 22.4%), преобладание бактерий рода Firmicutes (превышает количество других штаммов на 46.0%) и Bacteroidetes-доминантная микробиота (превышает количество других штаммов на 31.6%).
По сравнению с группой Proteobacteria-доминантного микробиома, дети с преобладанием Bacteroidetes в составе кишечной микрофлоры в возрасте 2 лет демонстрировали более высокие показатели когнитивного (4.8 баллов; средняя доля ложных отклонений, FDRp=0.02), языкового (4.2 балла; FDRp≤0.001) и моторного развития (3.1 балла; FDRp=0.03). Количество Bacteroides в кишечнике младенцев положительно коррелировало со значениями показателей когнитивных и речевых функций, а также с их ростом при взрослении (от 1 до 2 лет). Наблюдаемые эффекты были более выражены среди мальчиков. Связи между составом микрофлоры кишечника в возрасте 4 месяцев и значениями индекса BSID-III выявлено не было.
В группе с Bacteroides-преобладающей микрофлорой также было обнаружено увеличение синтеза и метаболизма сфинголипидов, что подтверждает имеющиеся данные о важной роли представителей кишечной микробиоты и их метаболитов в развитии и функционировании ЦНС. Наличие выраженного эффекта преимущественно у мальчиков ученые объясняют более высокой чувствительностью оси "кишечник-мозг" к бактериальному составу микрофлоры кишечника и более низким, по сравнению с девочками, исходным уровнем этих бактерий в кишечнике. Ученые планируют продолжить исследование и изучить влияние других факторов, в частности стресса и уровня патогенных бактерий рода Clostridium, на когнитивное развитие детей.
