Пробиотики снижают выраженность симптомов аутизма у мышей

Расстройства аутистического спектра (РАС) диагностируют при выявлении у человека затруднений в социальном взаимодействии и коммуникациях, ограниченных интересов и часто повторяющихся поведенческих актов. Ученые из Калифорнийского Технологического Института (California Institute of Technology, Caltech, США) обратили внимание на тот факт, что у пациентов с РАС одновременно с психологическими отклонениями наблюдаются нарушения функционирования желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), и предложили принципиально новый терапевтический подход к лечению больных аутизмом.

Ученым известно, что кишечная микрофлора (микроорганизмы, населяющие ЖКТ) человека влияет на его поведение в социуме и эмоциональное состояние. В новом исследовании ученые из Caltech на модели аутизма на мышах впервые показали, что изменение микрофлоры кишечника может повлиять на поведенческие симптомы, характерные для заболеваний аутистического спектра. Результаты их экспериментов были опубликованы 5 декабря в журнале Cell.

«Аутизм традиционно рассматривался учеными как заболевание генетической природы, поражающее головной мозг, но результаты нашего исследования показывают, что в развитие симптомов аутизма также вносят свой вклад бактерии кишечника, задействуя механизмы, которые ранее не рассматривались специалистами», – говорит профессор биологии Саркис К. Мазманян (Sarkis K. Mazmanian).

В проведенном исследовании ученые использовали модель аутизма на мышах, ранее разработанную в лаборатории профессора биологических наук Пола Х. Паттерсона (Paul H. Patterson) из Caltech. Известно, что развитие тяжелой вирусной инфекции у беременной женщины ассоциировано с повышением риска рождения ребенка, страдающего аутизмом. Паттерсон и сотрудники его лаборатории воспроизвели этот эффект у беременных самок-мышей, что вызвало развитие у их потомства основных поведенческих симптомов, наблюдаемых у больных аутизмом.

Ученые из Caltech продемонстрировали, что у беременных самок с активированной иммунной системой рождается потомство с признаками аутизма, а также с симптомами нарушения работы ЖКТ. В частности, эпителиальные клетки выстилки ЖКТ мышей с признаками аутизма были лишены так называемых плотных контактов, в результате чего химические соединения, попадающие в кишечник, свободно проходили через его стенки и проникали в системный кровоток. Это свойство, известное как проницаемость кишечника, было диагностировано у некоторых пациентов с аутизмом. По словам одного из авторов исследования Элейн Хсиао (Elaine Hsiao), научного сотрудника из Caltech, исследователи впервые получили модель аутизма на животных, одновременно воспроизводящую и характерные признаки поражения головного мозга, и дисфункцию ЖКТ.

Затем исследователи ввели в организм грызунов бактерию Bacteroides fragilis. Этот микроорганизм представляет собой пробиотик, использовавшийся в экспериментальной терапии при лечении животных с моделью заболеваний ЖКТ.

Результаты экспериментов показали, что поведение животных, которых лечили пробиотиком, изменилось. В частности, мыши стали больше общаться с другими животными, снизился их общий уровень тревожности, и сократились повторяющиеся поведенческие акты.

По словам Хсиао, применение B. Fragilis в качестве терапевтического средства на модели аутизма на мышах уменьшило степень выраженности патологии ЖКТ и проявления некоторых основных симптомов аутизма. По мнению ученого, полученные данные свидетельствуют о том, что патология ЖКТ может способствовать возникновению специфических симптомов нарушения развития нервной системы.

Сейчас исследователи надеются провести клиническое испытание, направленное на оценку эффективности пробиотической терапии в качестве средства, уменьшающего степень проявления симптомов нарушения поведения у пациентов с аутизмом. По словам Паттерсон, клиническое испытание должно начаться в течение ближайших двух лет.

«Лечение пробиотиком является постнатальным, что означает, что в организме матери уже произошли изменения иммунной системы, и в результате растущий плод начал развиваться по-другому. Результаты нашего исследования указывают на то, что можно провести лечение сразу после рождения ребенка и уменьшить у него степень проявления определенных поведенческих симптомов. По моему мнению, это самый важный результат, полученный нами в этом исследовании», – говорит Паттерсон.

Ученые подчеркивают, что до того момента, как будет разработана эффективная и надежная терапия пробиотиками пациентов с аутизмом, необходимо будет провести большое число исследований. Отчасти это связано с тем, что развитие аутизма обусловлено, с одной стороны, генетическими причинами, а с другой стороны – факторами окружающей среды. В то же время на модели заболевания на мышах можно воспроизвести только изменения окружающей среды, поскольку эти изменения происходят в организме беременной самки с нарушенной работой иммунной системы.

По словам Мазманян, аутизм – заболевание гетерогенной природы, в развитие которого генетические факторы и факторы внешней среды в организме каждого человека вносят разный вклад. «Несмотря на то, что B. Fragilis улучшает некоторые симптомы, ассоциированные с аутизмом, я был бы удивлен тем фактом, что это – универсальный метод лечения. Вероятно, этот терапевтический подход не будет работать в каждом случае», – говорит Мазманян.

Исследовательская команда из Caltech предполагает, что специфические микроорганизмы, положительно влияющие на состояние здоровья, непосредственно участвуют в регуляции перемещения метаболических продуктов из желудка в системный кровоток. Ученые обнаружили, что у мышей с признаками аутизма в стенке кишечника с повышенной проницаемостью определенные метаболиты, синтезированные микроорганизмами, могут легко проникать в системный кровоток и специфично повлиять на поведение животных.

По мнению Мазманяна, полученные результаты могут однажды изменить мнение специалистов о возможных причинах развития и потенциальных способах лечения аутизма.

Расстройства аутистического спектра (РАС) диагностируются при выявлении у человека затруднений в социальном взаимодействии и коммуникациях, ограниченных интересов и часто повторяющихся поведенческих актов. Многие пациенты с РАС одновременно страдают из-за нарушения работы ЖКТ, например, появления желудочных спазмов и запоров. (фото: Image courtesy of California Institute of Technology)

По материалам California Institute of Technology

Оригинальная статья:
Elaine Y. Hsiao, Sara W. McBride, Sophia Hsien, Gil Sharon, Embriette R. Hyde, Tyler McCue, Julian A. Codelli, Janet Chow, Sarah E. Reisman, Joseph F. Petrosino, Paul H. Patterson, Sarkis K. Mazmanian. Microbiota Modulate Behavioral and Physiological Abnormalities Associated with Neurodevelopmental Disorders. Cell, 2013; DOI: 10.1016/j.cell.2013.11.024