Ученые исследуют связи между генетикой, кишечным микробиомом и памятью
Новое исследование является одним из первых, чтобы проследить молекулярные связи между генетикой, кишечным микробиомом и памятью в мышиной модели, созданной, чтобы напоминать разнообразие человеческой популяции.
Хотя ранее были обнаружены дразнящие связи между микробиомом кишечника и мозгом, группа исследователей из двух национальных лабораторий Министерства энергетики США обнаружила новые доказательства ощутимых связей между кишечником и мозгом. Команда определила лактат, молекулу, продуцируемую всеми видами одного кишечного микроба, как ключевой молекулярный мессенджер, повышающий память. Работа была опубликована 17 апреля в журнале BMC Microbiome.
«Наше исследование показывает, что микробиом может стать партнером генетики, влияющей на память», — говорит Джанет Янссон, микробный эколог из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории и соответствующий автор исследования.
Ученые знают, что мыши, которых кормили полезными для здоровья микробами, называемыми пробиотиками, получают несколько положительных результатов. Ученые также знают, что микробы производят молекулы, которые проходят через кровь и действуют как химические посредники, которые влияют на другие части тела, включая мозг. Однако до сих пор не было ясно, какие конкретные микроорганизмы и микробные молекулярные мессенджеры могут влиять на память.
«Сложность заключается в том, что уникальная генетическая структура мыши и условия окружающей среды также влияют на ее память и микробиом», — сказал Антуан Снейдерс, ученый-биолог из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (Berkeley Lab) и один из его авторов. «Чтобы узнать, влияла ли молекула микробов на память, нам нужно было понять взаимодействие между генетикой и микробиомом».
Он добавил, что влияние микробиома на память в настоящее время является очень активной областью исследований, и за последние пять лет было опубликовано более 100 статей о связях между обычными пробиотиками и памятью.
Генетика мыши влияет на память и кишечный микробиом
Прежде чем они смогли начать охоту на молекулы, которые могут быть связаны с улучшением памяти, Янссон, Снейдерс и их коллеги должны были определить, как генетика влияет на память.
Исследователи начали с коллекции мышей под названием Collaborative Cross. Они разводили 29 различных линий мышей, чтобы имитировать генетическое и физическое разнообразие человеческой популяции. Он включает в себя мышей разных размеров, окраски шерсти и расположения (например, робкий или жирный). Исследователи также знают последовательности генома каждого штамма.
Сначала команда провела тестирование памяти каждого штамма мышей . Затем они проверяли каждый штамм на наличие генетических вариаций и коррелировали эти вариации с результатами памяти. Они нашли два набора генов, связанных с памятью. Одним из них был набор новых генов-кандидатов для влияния на познание, в то время как другой набор генов уже был известен.
Затем исследователи проанализировали кишечный микробиом каждого штамма, чтобы они могли установить микробные связи с генетикой и связями памяти, которые у них уже были. Они идентифицировали четыре семейства микробов, которые были связаны с улучшением памяти. Наиболее распространенным из них был вид Lactobacillus, L. reuteri.
Чтобы проверить эту связь, исследователи кормили L. reuteri мышам без микробов без кишечных микробов, а затем проверили память мышей. Они наблюдали значительное улучшение по сравнению с мышами без микробов, которых не кормили микробами. Они также обнаружили такое же улучшение, когда они кормили свободных от микробов мышей одного из двух других видов Lactobacillus.
«Хотя ранее сообщалось о связи между Lactobacillus и памятью, мы также обнаружили ее независимо на этом непредвзятом генетическом экране», — сказал Снидерс. «Эти результаты свидетельствуют о том, что генетическая изменчивость в значительной степени контролирует память, а также различия в составе кишечного микробиома у разных штаммов».
