Международный исследовательский консорциум, возглавляемый учеными Калифорнийского университета в Сан-Франциско, показал значительные различия между профилями кишечных бактерий у пациентов с рассеянным склерозом (РС) и здоровых людей, а также между пациентами с РС, получающими различное медикаментозное лечение. Хотя о некоторых из этих изменений сообщалось ранее, о большинстве сообщается впервые. Группа также обнаружила новые механизмы, с помощью которых эти бактерии могут потенциально влиять на развитие заболевания и реакцию на лечение.
В последние годы ученые все чаще устанавливают связь между кишечными бактериями и рядом заболеваний, а не только заболеваний кишечника, включая диабет и артрит. Область исследований микробиома действительно открылась благодаря достижениям в секвенировании ДНК в начале 2010-х годов, что позволило ученым получить подробную картину того, какие бактерии присутствуют в образцах кала, крови, ткани слизистой оболочки и кожи.
До недавнего времени большинство экспериментальных данных, свидетельствующих о связи между кишечными бактериями и рассеянным склерозом, были получены в результате исследований на мышах. Исследования на людях дали противоречивые результаты – отчасти из-за меньшего числа участников и неспособности исключить влияние окружающей среды на микробиом человека. То, где человек живет – в сельской местности или в городе, на вершине горы или рядом с нефтеперерабатывающим заводом, – играет большую роль в бактериях, которые содержатся в нашем организме.
Поиск нужных бактерий
Чтобы обойти эти ограничения, консорциум ученых, участвующих в Международном исследовании микробиома рассеянного склероза (IMSMS), привлек большое количество пациентов с рассеянным склерозом с трех континентов и отобрал генетически неродственные контрольные группы из тех же домохозяйств, что и пациенты. Впервые эта методология была использована в таком крупном исследовании. Исследование, которое было опубликовано в Cell в сентябре. 15, 2022, описывает различия между профилями микробиома кишечника 576 пациентов и равным количеством домашних контрольных групп в Соединенных Штатах, Соединенном Королевстве, Испании и Аргентине. Результаты могут привести к новым методам лечения, которые включают либо манипулирование микробиомом, либо диетические вмешательства.
“Это справочное исследование, которое будет использоваться в этой области в течение многих лет”, — сказал Серджио Баранзини, доктор философии, заведующий кафедрой неврологии Heidrich Family and Friends и член Института неврологии UCSF Weill, который является ведущим автором нового исследования.
Благодаря своему инновационному протоколу Баранзини и его коллеги смогли идентифицировать десятки новых видов бактерий, связанных с рассеянным склерозом, и подтвердить другие виды, которые ранее были связаны только с этим заболеванием. “Мы были удивлены количеством видов, которые по-разному присутствовали при рассеянном склерозе по сравнению с контрольной группой”, — сказал Баранзини. Они также обнаружили, что наибольший источник вариаций видов бактерий был связан с географическим положением участников, что подтвердило важность местоположения и местных различий в питании для микробиома кишечника. Вторым по величине источником вариаций был статус заболевания участника, чего и ожидали исследователи.
Это исследование стало вторым в серии исследований, проводимых iMSMS, международным консорциумом, созданным в 2015 году с целью определения роли кишечных бактерий в восприимчивости к рассеянному склерозу, прогрессировании и реакции на терапию. Первое исследование подтвердило протокол контроля домашних хозяйств, показав, что он увеличивает статистическую мощность в популяционных исследованиях микробиома.
Результаты исследования носят в основном описательный характер, признает Баранзини. “При взгляде на микробиом обычно задаются два вопроса”, — сказал он. “Первый вопрос: «Кто там? ’Это то, на что мы пытаемся ответить в этой статье. Второй вопрос: ‘Что они делают? ’”
Выясняем, чем они занимаются
Ответ на второй вопрос требует механистических исследований с отдельными бактериями, чтобы понять их метаболические профили. Тем не менее, исследователи получили некоторые намеки на то, что делают обнаруженные ими бактерии, изучив потенциальные пути, которые кодируют эти бактерии.
“Зная, какие гены от какого вида мы можем идентифицировать в случаях заболевания и контроле, теперь мы можем начать реконструировать, какие потенциальные пути активны у пациентов и контроля”, — сказал Баранзини.
Например, некоторые бактерии, которые, как обнаружила команда, связаны с рассеянным склерозом, по-видимому, играют определенную роль в том, чтобы помочь людям перерабатывать растительную клетчатку, побочные продукты которой, как правило, обнаруживаются в повышенных концентрациях у пациентов с рассеянным склерозом. Другие виды, по-видимому, оказывают влияние на воспаление и механизм производства энергии в клетке.
Исследователи также обнаружили, что у пациентов, получавших иммуномодулятор, известный как интерферон бета-1a, старейший метод лечения рассеянного склероза, более низкие концентрации короткоцепочечных жирных кислот в кале и более высокие концентрации в крови. Короткоцепочечные жирные кислоты известны своими противовоспалительными свойствами, поэтому это говорит о том, что интерферон работает, увеличивая транспортировку этих молекул из кишечника в кровоток, что, по словам Баранзини, может быть одним из механизмов действия интерферона.
Группа iMSMS продолжит набор пациентов, расширяясь до Германии и Канады, пока общее число участников в когорте не достигнет 2000. Начиная с этой осени, они также будут следить за группой пациентов в течение двух лет, чтобы увидеть, как меняется их кишечная микробиота в ответ на лечение, изменения образа жизни и прогрессирование заболевания. Все данные этих исследований будут общедоступны.
“Это пример того, что большой науки можно достичь только совместными усилиями”, — добавил он. “В iMSMS мы действительно собрали лучших и самых ярких исследователей в области исследований микробиома и рассеянного склероза, и все они стремятся к одной цели”.
