Новый эксперимент показал, что микробиота кишечника оказывает непосредственное влияние на когнитивные функции. Также ученые обнаружили новый механизм связи между кишечником и мозгом. Свежие исследования подтверждают существенное влияние микробиоты кишечника на мозг.
Исследователи из Университета Южной Калифорнии изучали роль блуждающего нерва, который связывает пищеварительную систему и головной мозг. Известно, что блуждающий нерв участвует в регуляции пищеварения, чувства голода и насыщения. Новая работа показала, что он также играет важную роль в формировании памяти, пишет Medical Express.
В доклинических экспериментах на моделях крыс ученые наблюдали за активностью нейронов гиппокампа после приема пищи. Оказалось, что после употребления питательных продуктов в этой области мозга увеличивалось выделение ацетилхолина — нейромедиатора, который необходим для формирования новых воспоминаний и обучения. Когда исследователи прерывали передачу сигналов по блуждающему нерву, повышение уровня ацетилхолина исчезало. Одновременно животные хуже справлялись с заданиями на память. Примечательно, что для мозга имел значение не вкус еды, а ее питательная ценность. Продукты с высоким содержанием сахара или жиров вызывали выраженную активацию системы памяти. При этом сладкие напитки без калорий или с очень низкой калорийностью такого эффекта не давали.
Важно отметить, что животные, которые в раннем возрасте длительное время получали пищу с высоким содержанием жиров и сахара, позже демонстрировали более слабую связь между кишечником и гиппокампом. Даже после смены диеты на здоровую наблюдалось снижение памяти. Это объясняет, почему нездоровое питание и нарушения обмена веществ часто сопровождаются снижением когнитивных функций, сделали вывод авторы.
Нарушение передачи сигналов ацетилхолина в гиппокампе считается одним из самых ранних изменений при болезни Альцгеймера. Результаты предполагают, что стимуляция блуждающего нерва или улучшающие работу кишечника стратегии могут стать новым подходом для сохранения памяти и когнитивных функций.
Неожиданный результат эксперимента с молодыми и старыми мышами описан в журнале Nature. Ученые поместили двухмесячных грызунов вместе со старыми в тесную клетку. В течение месяца мыши вели общую жизнедеятельность. Наблюдая за животными, ученые заметили изменения в тестах на память у молодых: грызуны стали проводить больше времени за изучением уже известных им объектов. Поведение указывало на потерю кратковременной памяти подобно состоянию старых мышей с когнитивными изменениями.
«Дефицит памяти был настолько глубоким, что их было практически невозможно отличить от старых мышей. Это просто невероятно», — заявил соавтор работы Тимоти Кокс. Оказалось, что микробиота животных стала похожа друг на друга. Эти изменения заставили ученых искать конкретные бактерии, которые изменили когнитивные функции молодых мышей. Причиной оказались Parabacteroides goldsteinii. В новом эксперименте после пересадки этих бактерий молодым животным их память ухудшилась. Напротив, применение антибиотиков, направленных на уничтожение бактерий, у старых грызунов привело к выраженному улучшению памяти.
Дальнейшие эксперименты объяснили, что причиной стала блокировка связи между кишечником и мозгом, которая привела к снижению когнитивных функций: каскад молекулярных реакций активировал макрофаги, которые высвобождали воспалительные молекулы, нарушающие передачу сигналов по блуждающему нерву.
«Это конкретное доказательство, что микробиота кишечника важна для старения головного мозга», — заявил соавтор работы Джон Крайан. Сейчас ученые планируют применить диетические вмешательства, чтобы скорректировать когнитивные функции. В случае успеха можно будет рассматривать разработку терапии для воздействия на кишечник для восстановления памяти в пожилом возрасте.
Влияние микробиоты кишечника на здоровье в целом и на различные системы в отдельности хорошо известно. Команда исследователей из Нидерландов и Испании решила изучить влияние бактерий непосредственно на мышечную массу и функцию мышц. Для этого они проанализировали образцы стула здоровых молодых людей и пожилых людей в возрасте старше 65 лет. Для оценки физической подготовленности использовали показатели силы хвата, жима ногами и лежа, а также максимальное потребление кислорода во время нагрузки.
Анализ показал положительное влияние бактерий Roseburia на мышечную массу и силу, пишет Medical Express. Например, присутствие штамма R. Inulinivorans повышало силу хвата на 29% и выше. В экспериментах на моделях мышей введение R. Inulinivorans также усиливало мышечную функцию примерно на 30% и увеличивало размер мышечных волокон. Примечательно, что у мышей изменения сопровождались метаболическими перестройками в белках и ферментах, которые играют ключевую роль в выработке энергии в мышцах.
Ученые обнаружили, что у пожилых людей отмечено сниженное количество R. Inulinivorans, поэтому теперь они рассматривают возможности пробиотиков для лечения возрастной потери мышечной массы. В настоящее время гипотезу тестируют в рамках доклинических экспериментов. R. Inulinivorans является естественной составной частью микробиоты кишечника человека. Roseburia inulinivorans специализируется на расщеплении особого типа пищевых волокон — инулина и фруктоолигосахаридов. Поэтому её численность в кишечнике повышают продукты, богатые этими веществами. К таким относятся:
- чеснок, лук, лук-порей (инулин и фруктоолигосахариды);
- корень цикория (самый концентрированный природный источник инулина);
- спаржа и топинамбур (сложные волокна, которые доходят до толстого кишечника и служат субстратом);
- бобовые (чечевица, нут, фасоль — источник резистентного крахмала);
- овсянка и перловка (содержат бета-глюканы);
- цельнозерновая пшеница (содержит арабиноксиланы).
Другими словами, если в вашем рационе достаточно таких продуктов, у полезных бактерий вроде Roseburia inulinivorans появляется «пища», и их становится больше в кишечнике. В результате её деятельности в организме образуется бутират, который исключительно важен для хорошей работы мозга, о чем можно почитать здесь.
Интересное масштабное исследование описано в журнале Medical Express. В исследовании приняли участие более тысячи человек в возрасте от 60 до 77 лет из разных стран Латинской Америки. Все добровольцы имели повышенный риск снижения когнитивных функций. Участников случайным образом разделили на две группы. Первая в течение двух лет проходила интенсивную программу, включавшую несколько направлений профилактики одновременно. Вторая получила только общие рекомендации по поддержанию здоровья и за два года посетила четыре часовые встречи с врачами. Интенсивная программа предусматривала физические тренировки под наблюдением специалистов четыре раза в неделю, индивидуальные консультации по питанию на основе диеты MIND, компьютерные тренировки когнитивных функций, регулярный контроль артериального давления, массы тела и уровня глюкозы, а также групповые занятия для поддержания социальной активности. При этом рекомендации адаптировали к условиям каждой страны. Например, в программу физической активности включили местные танцы, такие как сальса и танго, а советы по питанию строились на доступных для конкретного региона продуктах.
MIND-диета — это не жёсткий запрет, а скорее акцент на продуктах, которые поддерживают здоровье мозга и помогают снизить риск нейродегенеративных заболеваний. Суть в том, чтобы регулярно включать в рацион продукты, богатые веществами, которые защищают нейроны, улучшают сосудистый профиль мозга и способствуют развитию и поддержанию оптимальной микробиоты кишечника (такой как Roseburia inulinivorans).
Что стоит есть регулярно:
• Зелень (шпинат, руккола, петрушка, укроп, кинза, базилик, листовой салат) — не менее 6 порций в неделю.
• Другие овощи (брокколи, кабачки, помидоры, огурцы, тыква, болгарский перец, морковь) — минимум 1 порция в день.
• Ягоды (черника, голубика, клубника, малина, ежевика) — не менее 2 порций в неделю.
• Орехи (грецкие, миндаль, фундук) — не менее 5 порций в неделю.
• Оливковое масло — используйте как основной растительный жир для салатов и готовки.
• Цельнозерновые продукты (овсянка, бурый рис, гречка, перловка, пшеница, пшено) — около 3 порций в день.
• Рыба (особенно жирная: лосось, скумбрия, сардины) — минимум 1 раз в неделю.
• Бобовые (чечевица, фасоль, нут) — около 3 порций в неделю.
• Птица (курица, индейка) — примерно 2 раза в неделю.
• Ферментированные продукты (йогурт, простокваша, кефир, ряженка, творог, квашеные овощи, квас, чайный гриб) — не менее 1 порции в день.
Что стоит ограничить:
• Красное мясо (говядина, свинина, баранина) — не более 4 порций в неделю.
• Сливочное масло и маргарин — до 1 столовой ложки в день.
• Сыр — не чаще 3 раз в неделю.
• Выпечка и сладости — до 4 порций в неделю.
• Жареная еда и фастфуд — не чаще 1 раза в неделю.
Через два года участники интенсивной программы продемонстрировали намного более высокие результаты при выполнении тестов на память и мышление. В среднем ежегодное улучшение общей когнитивной функции оказалось примерно на 55% выше, чем в группе общих рекомендаций.
Наиболее выраженный эффект наблюдался при оценке памяти.
Кроме того, участники показали улучшение исполнительных функций, которые отвечают за планирование и принятие решений, а также скорости обработки информации. Положительный эффект сохранялся независимо от возраста, уровня образования, этнического происхождения и наличия генетического риска болезни Альцгеймера.
«Наши результаты показывают, что адаптированная к местным условиям комплексная программа изменения образа жизни и питания может эффективно поддерживать когнитивное здоровье пожилых людей», — заключили исследователи.
