Новое исследование ученых из Северо-Западного университета предоставляет прямые доказательства того, что микроорганизмы, обитающие в кишечнике, способны напрямую влиять на работу мозга и, возможно, сыграли ключевую роль в его эволюции. Эта работа проливает свет на загадку того, как млекопитающие с большим мозгом, включая человека, смогли обеспечить его колоссальные энергетические потребности в процессе развития.
Команда исследователей построила свою работу на предыдущих открытиях, которые показали, что кишечные микробы приматов с крупным мозгом производят больше метаболической энергии. В новом эксперименте ученые пошли дальше, решив проверить, могут ли микробы изменять саму функцию мозга. Для этого они провели уникальный эксперимент: в стерильный кишечник лабораторных мышей, лишенных собственной микрофлоры, были пересажены бактерии от приматов с разным относительным размером мозга – человека и беличьей обезьяны (крупный мозг) и макаки (маленький мозг).
Всего через восемь недель исследователи зафиксировали поразительные изменения. Мозг мышей начал функционировать по-разному в зависимости от того, чьи микробы он «получил». У грызунов с микробиотой от приматов с крупным мозгом наблюдалась повышенная активность генов, связанных с производством энергии и синаптической пластичностью – ключевым процессом, лежащим в основе обучения и памяти. У мышей, получивших микробы от макак, эти же процессы были выражены значительно слабее.
«Что было особенно интересно – мы смогли сравнить данные, полученные из мозга мышей-хозяев, с данными из мозга настоящих макак и людей. К нашему удивлению, многие паттерны экспрессии генов в мозге мышей оказались такими же, как у самих приматов, – заявила руководитель исследования Кэти Амато. – Другими словами, нам удалось заставить мозг мышей выглядеть как мозг тех приматов, от которых были взяты микробы».
Эксперимент принес и неожиданные результаты, имеющие важное клиническое значение. У мышей, получивших микробы от приматов с меньшим мозгом, проявились паттерны экспрессии генов, которые ранее ассоциировались с такими состояниями, как СДВГ, шизофрения, биполярное расстройство и аутизм. Предыдущие исследования уже находили связь между этими расстройствами и составом кишечной микрофлоры, но прямых доказательств причинно-следственной связи не хватало.
«Это исследование предоставляет больше доказательств того, что микробы могут вносить причинный вклад в развитие этих расстройств, – отмечает Амато. – Можно предположить, что если мозг человека в раннем возрасте подвергается воздействию «неправильных» микробов, его развитие меняется, что приводит к появлению симптомов этих состояний». Таким образом, работа открывает новые перспективы в понимании истоков некоторых психических расстройств и позволяет взглянуть на развитие мозга через эволюционную призму, где микробиом выступает невидимым, но мощным архитектором.
