Все больше данных указывает на то, что микробиота кишечника играет решающую роль в регулировании прогрессирования нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона (БП) и болезнь Альцгеймера (БА), но молекулярный механизм, лежащий в основе такого взаимодействия микробов с хозяином, все еще неясен. Группа исследователей под руководством доктора Чаогу Чжэн из Школы биологических наук Университета Гонконга (HKU) недавно обнаружила, что амилоидные фибриллы курли, полученные из бактерий, способствуют нейродегенерации в организме хозяина. Это новое исследование предоставляет прямые доказательства того, что бактерии могут секретировать белки, которые образуют амилоидные фибриллы, которые проникают в нейроны хозяина и способствуют агрегации белков и нейродегенерации. Подавление способности бактерий секретировать такие белки может быть профилактическим лечением нейродегенеративных заболеваний.Труды Национальной академии наук .
Секретное оружие кишечной микробиоты
Нейродегенеративные заболевания вызываются агрегацией белков в нейронах. Исследования последних нескольких лет показали, что кишечные бактерии могут играть важную роль в патогенезе нейродегенеративных заболеваний. Например, лечение антибиотиками, убивающими большинство бактерий в кишечнике, может помочь улучшить патофизиологию БП у мышей. Несмотря на зарождающуюся идею связи «микробиота-кишечник-мозг», мало что известно о бактериальных молекулах, которые модулируют прогрессирование нейродегенерации .
Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа провела скрининг на бактериальные E. coligenes, делеция которых облегчает симптомы болезни Паркинсона на животной модели болезни Паркинсона. Это животное представляет собой микроскопическую нематоду (червь) под названием Caenorhabditis elegans, которую ученые всего мира используют в качестве важного модельного организма для биологических исследований . Поскольку это животное питалось бактериями, исследовательская группа превратила его в мощный инструмент для анализа взаимодействия бактерий с хозяином.
Команда доктора Чжэна определила 38 бактериальных генов, которые могут способствовать нейродегенерации в организме животного-хозяина. Два из этих генов кодируют белки, которые образуют curli, один тип бактериальных амилоидных волокон. Затем исследователи показали, что бактериальные курли проникают в нейроны, чтобы посеять амилоидный альфа-синуклеин человека и способствовать его агрегации, что приводит к протеотоксичности, митохондриальной дисфункции и гибели нейронов. Генетическое удаление генов curli или фармакологическое ингибирование образования curli значительно подавляли симптомы болезни Паркинсона и улучшали функции нейронов.
Потенциальный терапевтический подход
Кроме того, исследовательская группа обнаружила , что curli также способствовало нейродегенерации на животных моделях болезни Альцгеймера болезнь , амиотрофический боковой склероз и болезнь Хантингтона, предполагая , что бактерии секретируемые curli может иметь пагубные последствия в диапазоне нейродегенеративных расстройств. Нацеливание на производство curli в кишечнике может представлять собой общий терапевтический подход для предотвращения или замедления прогрессирования заболеваний агрегации белков.
«Одним из интересных выводов этого исследования является то, что полифенол, называемый EGCG, из экстрактов зеленого чая может почти полностью подавлять секрецию курли в бактериях и оказывает удивительное действие на подавление нейродегенерации. Это согласуется с наблюдением, что употребление зеленого чая оказывает благотворное влияние на предотвращение нейродегенеративные заболевания », - сказал доктор Ченьинь Ван, первый автор статьи. Это исследование открывает новое направление для разработки мер профилактики нейродегенеративных заболеваний путем нацеливания на производство бактериальных курчавых тканей в кишечнике человека.
Доктор Чжэн указал на важность исследования и сказал: «Это исследование установило новую парадигму для понимания того, как бактериальные компоненты микробиома кишечника могут влиять на здоровье нейронов у животных». Он планирует перейти к изучению других бактериальных молекул, идентифицированных на экране, и исследовать, как они влияют на нейродегенерацию хозяина. Доктор Чжэн предполагает, что полное понимание взаимодействия бактерий и хозяина в контексте нейродегенерации может помочь в выявлении новых терапевтических целей для нейродегенеративных расстройств.
