Микробы больных колитом мышей управляют их поведением

Воспалительные заболевания кишечника (ВЗК) — целая группа хронических болезней, которая сопровождается болями, нарушениями стула и всасывания воды и питательных веществ. До сих пор не ясно, что именно может вызывать эти недуги, однако эксперименты свидетельствуют в пользу того, что риски их развития связаны, среди прочего, с наследственностью и микрофлорой кишечника. В совокупности они обусловливают развитие и течение заболевания.

Поскольку у больных ВЗК часто диагностируют тревогу, депрессию и другие психические расстройства, в своей новой работе новосибирские ученые решили проверить, как влияет на состояние таких пациентов микрофлора кишечника. Они предположили, что есть механизм, который позволяет бактериям, по сути, управлять поведением своего хозяина.

Авторы использовали в эксперименте самцов мышей с мутантным геном, который кодирует белок муцин-2. Последний вырабатывают бокаловидные клетки кишечника, где он полимеризуется в гель, защищающий кишечный эпителий от повреждения. Также он влияет на активность микробиоты, не позволяя ей повредить организму. С неработающим геном мыши теряли этот слизистый барьер, и развивалось хроническое воспаление кишечника — колит.

Поведенческие эксперименты показали, что поведение больных животных меняется в сравнении с их здоровыми собратьями. Они проявляли большую исследовательскую активность и меньшую тревожность, чаще выходили на свет из убежищ. Изменилась и их социальная активность: здоровые самцы-мыши стремились больше взаимодействовать с самками, чем с конкурентами-самцами, тогда как мутанты никому не отдавали предпочтений, а в экспериментах, когда другие мыши покушались на их территорию, даже могли напасть на самок или начать спариваться с самцами.

Ученые предположили, что такое странное поведение не связано напрямую с мутацией и развившимся колитом, а может объясняться влиянием микробиоты. Чтобы проверить свою гипотезу, они содержали вместе мутантов и животных дикого типа, чтобы происходил обмен микроорганизмами, а также скрещивали две эти группы. В результате получились здоровые животные без колита, но с поведением своих генетически измененных отцов.

Микробиологические исследования показали, что и эти потомки, и их мутантные родители имели одну и ту же микрофлору, в которой с избытком обнаруживались бактерии Akkermansia muciniphila. Лечение антибиотиками здоровых мышат привело к повышению тревожности в поведенческих тестах. Таким образом, гипотеза авторов подтвердилась.

Анализ метаболитов животных показал, что специфическое поведение было связано с изменением обмена глицина — вещества, переносящем сигналы в нервной системе, и участвующем в регуляции тревожности и сенсомоторной активности. Его в организме мутантов и их потомков было больше, равно как и бетаина с холином (глицин может быть синтезирован из холина через промежуточный бетаин). Блокируя его рецепторы, вводя мышам стрихнин, ученые смогли «нормализовать» их поведение.

Вместе с тем, пока неясно, что первичнее — дефицит муцина-2, располагающий к изменению микробного состава (поскольку доминирующие микроорганизмы, возможно, предпочитают другие виды этого белка и получают преимущество перед своими соседями) и метаболизма, или же микробиота непосредственно влияет на метаболизм. В дальнейшем авторы собираются исследовать этот вопрос, ведь именно так можно разработать средства для борьбы с неврологическими последствиями колита.