Одна из причин болезни Паркинсона может скрываться в нашем кишечнике. Как выяснили исследователи, некоторые микроорганизмы вырабатывают там вещества, которые могут повреждать нервные клетки.
Как показали эксперименты на животных, продукт метаболизма — бактерии Streptomyces venezuelae, в первую очередь разрушает нейроны, вырабатывающие дофамин, и вызывает симптомы, похожие на болезнь Паркинсона. Это проливает новый свет на роль микробиома в развитии болезни Паркинсона и других нейродегенеративных заболеваний.
Болезнь Паркинсона — это нейродегенеративное заболевание, при котором происходит постепенное разрушение нервных клеток из–за накопления и сцепления определенных белков. Особенно страдают нейроны, вырабатывающие дофамин.
Причины болезни Паркинсона изучены лишь частично. Хотя известно, что генетические изменения провоцируют развитие болезни, в 90% случаев симптомы болезни Паркинсона проявляются без четкой генетической причины. Кроме того, возраст является значительным фактором риска развития болезни Паркинсона, однако неясно, какие именно процессы старения вовлечены в этот процесс.
Ученые предполагают, что определенную роль в развитии заболевания могут играть и факторы окружающей среды. Например, они выясняют, связаны ли с нейродегенерацией пестициды, применяемые в сельском хозяйстве, и промышленные химикаты, содержащиеся в окружающей среде. В качестве возможных провоцирующих факторов рассматриваются также вирусы.
Однако под подозрение попадает и…
… кишечная флора, и микробиом человека в целом. Это связано с тем, что, как показали исследования, у пациентов с болезнью Паркинсона в кишечнике присутствует иное сочетание микробов, чем у здоровых людей. Кроме того, есть основания полагать, что некоторые метаболиты микроорганизмов избирательно поражают производящие дофамин нейроны.
Группа специалистов под руководством Анны–Катарины Юкерт из Университета Констанца теперь более детально изучила бактерию Streptomyces venezuelae. Хотя она обитает в почве, данная бактерия, возможно, имеет сходные с микроорганизмами нашего организма метаболические пути и продукты. Исследователи надеются, что эксперименты дадут представление о природе вредного метаболита и пути его синтеза, что позволит сравнить его с микробиомом человека.
Для проведения исследования…
… группа специалистов сначала выделила метаболит бактерии в ходе нескольких этапов очистки из экстрактов Streptomyces venezuelae и идентифицировала его с помощью масс–спектрометрии (МС) и спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Для дальнейших испытаний исследователи также химически получили идентифицированное вещество.
Затем ученые добавили в лабораторных условиях выделенное и синтетически восстановленное вещество в нейроны человека, вырабатывающие дофамин, другие нервные клетки и клетки, не являющиеся нейронами. Затем они наблюдали, деформируются ли клетки мозга или погибают. Кроме того, Юкерт и ее коллеги проверили, предотвращают ли различные природные ингибиторы и антиоксиданты повреждение клеток.
Эксперименты показали
Метаболит представляет собой комбинацию двух веществ — аеругина и аеругинола, двух 2–гидроксифенил–тиазолиновых соединений, которые также содержатся в микробиоме человека и в некоторых патогенных микроорганизмах. В ходе исследования оба вещества разрушали нервные клетки человека, особенно нейроны, вырабатывающие дофамин. «Нормальные» клетки, напротив, оставались неповрежденными. Поскольку аеругин оказался более токсичным, чем аеругинол, дальнейшие исследования проводились только с этим веществом.
Подобно болезни Паркинсона, нейродегенерация, вызванная аеругином, привела к гибели нейронов в экспериментах. Однако при добавлении некоторых антиоксидантов и ингибиторов железа этот эффект в исследуемых клеточных линиях удавалось обратить вспять. Из этого исследователи сделали вывод, что аэругин токсичен для клеток только в сочетании с железом.
Токсическое действие подтверждено
Но каковы последствия воздействия идентифицированных токсинов Streptomyces venezuelae на живой организм? Чтобы выяснить это, исследователи подвергли нематод (Caenorhabditis elegans) воздействию бактериального метаболита аеругина и изучили его влияние на нервную систему модельного организма.
Действительно, после контакта с бактериальным токсином у червей наблюдались затруднения в движении и специфические нейронные паттерны, напоминающие таковые у людей, страдающих болезнью Паркинсона. Дальнейшие эксперименты с окрашенными нейронами показали, что токсин нематод также специфически поражает производящие дофамин нейроны.
«Многообещающий шаг»
Таким образом, проведенная работа позволяет по–новому взглянуть на причины возникновения болезни Паркинсона. «Наше исследование устанавливает ощутимую связь между специфическим бактериальным метаболитом и симптомами, напоминающими болезнь Паркинсона. Это еще один шаг к пониманию того, как окружающая нас среда, вплоть до микробов, может влиять на возникновение или прогрессирование подобных заболеваний», — говорит соавтор исследования Марсель Лейст (Marcel Leist) из Университета Констанца.
В то же время открытие ставит новые вопросы: могут ли другие микробные вещества также влиять на развитие нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона? Как эти токсины взаимодействуют с нашими нейронами? И могут ли знания о них и возможных «противоядиях» привести к созданию новых методов лечения или профилактических мер? Для ответа на этот вопрос необходимы дополнительные исследования.
«Хотя наше исследование — это только начало, оно является многообещающим шагом на пути к расшифровке молекулярных причин болезни Паркинсона и других нейродегенеративных заболеваний», — подчеркивает соавтор работы Томас Бёттхер из Венского университета.
Об этом говорит Германия
Какие восемь продуктов помогут предотвратить воспаления в организме
Citibank увольняет сотрудников из–за счета за бутерброды. Дело принципа
Яйца, суп, мясо — пять продуктов, которые не стоит разогревать
Aldi, Lidl, Kaufland снижают цены — но очередное повышение неизбежно. Надвигаются проблемы с производителями
Работники в Германии выбирают социальное пособие, а не зарплату - есть ли смысл трудиться
Школьники всё хуже владеют немецким языком
Финансирование обучения в Германии — какие варианты возможны
