Команда исследователей из Северо-Западного университета (США) получила первое экспериментальное доказательство того, что кишечные бактерии могут напрямую влиять на развитие и функционирование мозга. Это открытие приближает нас к пониманию того, почему эволюция наградила людей самым крупным мозгом среди приматов, и потенциально раскрывает причины некоторых нарушений нервного развития.
Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, описывает ключевой эксперимент: ученые пересадили кишечные микробы от разных видов приматов мышам. В результате мозг грызунов начал проявлять характеристики тех видов, от которых были взяты микробы.
«Наше исследование показывает, что микробы воздействуют на признаки, которые важны для нашего понимания эволюции, и в частности — эволюции человеческого мозга», — сказала Кэти Амато, доцент кафедры биологической антропологии Северо-Западного университета и ведущий автор исследования.
От энергии к функциям мозга
В контролируемом лабораторном эксперименте исследователи ввели кишечные микробы от двух видов приматов с крупным мозгом — человека и беличьей обезьяны (саймири) — и одного вида с небольшим мозгом (макаки) стерильным мышам. Уже через восемь недель проявились отчетливые закономерности.
У мышей, получивших микробы от приматов с крупным мозгом, наблюдалась повышенная экспрессия генов, связанных с производством энергии и синаптической пластичностью — физическим процессом, лежащим в основе обучения и памяти. Напротив, у мышей с микробами от приматов с меньшим мозгом активность этих же путей была снижена.
«Особенно интересно то, что мы смогли сравнить данные, полученные от мозга мышей-хозяев, с данными реального мозга макак и человека, — отмечает Амато. — К нашему удивлению, многие паттерны экспрессии генов в мозге мышей совпали с паттернами, наблюдаемыми у самих приматов. Другими словами, нам удалось добиться, чтобы мозг мышей стал функционально напоминать мозг тех приматов, от которых были взяты микробы».
Связь с нарушениями нервного развития
Исследователи также обнаружили неожиданную связь с психическим здоровьем. У мышей, которым пересадили микробы от приматов с меньшим размером мозга, наблюдались паттерны экспрессии генов, ассоциированные с СДВГ, шизофренией, биполярным расстройством и аутизмом.
Хотя предыдущие исследования показывали корреляцию между составом кишечной микробиоты и такими состояниями, как аутизм, прямых доказательств причинно-следственной связи микробов с этими расстройствами было недостаточно.
«Это исследование предоставляет дополнительные доказательства того, что микробы могут влиять на развитие этих расстройств — в частности, кишечная микробиота формирует функции мозга в процессе развития, — пояснила Амато. — На основании наших результатов можно предположить, что если развивающийся человеческий мозг подвергается воздействию «неправильных» микробов, его развитие может измениться, что потенциально приведет к проявлению симптомов этих расстройств».
Эти выводы опираются на предыдущую работу Амато, опубликованную в декабре 2024 года, которая продемонстрировала, что кишечные микробы от приматов с более крупным мозгом, будучи пересажены мышам, производят больше метаболической энергии — необходимое условие для поддержания нормального функционирования энергетически затратной мозговой ткани.
Читайте также: Ученые разрешили вековой спор: мозг создает новые нейроны всю жизнь.
