В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Nutrients, исследователи изучают влияние модифицированной кетогенной диеты (КД) на микробиоту кишечника, маркеры воспаления и связанную с мозгом микрорибонуклеиновую кислоту (микроРНК) у детей с расстройствами аутистического спектра (РАС) и ее корреляцию с улучшением поведенческих симптомов.

Системные симптомы РАС

РАС характеризуется проблемами в общении и повторяющимся поведением. РАС, поражающий более одного из 100 детей во всем мире и одного из 36 детей в Соединенных Штатах, также связан с иммунной дисфункцией и усилением воспаления, при этом более высокие уровни провоспалительных цитокинов коррелируют с тяжестью симптомов.

Дети с РАС часто испытывают уникальную активацию Т-клеток и распространенные проблемы с желудочно-кишечным трактом, что свидетельствует о нарушении микробиома кишечника. Диетические подходы, такие как KD, повышающие уровень кетонов в крови, показали многообещающий эффект в улучшении симптомов, потенциально предлагая нейропротекторные эффекты по оси кишечник-мозг. Однако взаимодействие между кишечной микробиотой, кетоновыми телами и бутиратом требует дальнейших исследований для разработки эффективных методов лечения.

Об исследовании

В текущем исследовании приняли участие сотрудники детской больницы Шрайнера в Гонолулу. Зарегистрированный диетолог / медсестра подобрала КД с учетом метаболических потребностей РАС, включив масло со среднецепочечными триглицеридами (MCT) и ограничив потребление глютена.

Максимальное ежедневное потребление углеводов составляло 20-25 граммов, при этом белки корректировались в зависимости от веса и возраста, а дополнительные калории обеспечивались жирами. Масло MCT обеспечивает 20% энергетических потребностей, при этом лица, осуществляющие уход, контролируют кетоз с помощью анализов мочи.

Образцы крови были обработаны для отделения плазмы и клеток, причем плазму хранили при температуре -80 ° C. Образцы кала отбирали с использованием предписанной системы, хранили в стабилизирующем растворе и обрабатывали для извлечения дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и РНК. Анализ включал амплификацию с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР), секвенирование для определения микробного разнообразия и количественную ПЦР (qPCR) для определения экспрессии генов.

Уровни цитокинов плазмы и нейротрофического фактора головного мозга (BDNF) также измерялись с помощью мультиплексного иммуноанализа. Кроме того, микроРНК была извлечена из образцов плазмы с использованием наборов TaqMan Advanced miRNA complementary DNA synthesis и MagMax mirVana Total RNA Isolation Kits, которые впоследствии были обработаны системой KingFisher DUO Prime.

qPCR-анализы на микроРНК, такие как miR-125b-5p, miR-132-3p, miR-134-5p, miR-375 и miR-134-3p, были выполнены в трех экземплярах с использованием системы StepOnePlus. Эти результаты были нормализованы по сравнению с miR-361-5p и проанализированы с помощью двустороннего t-критерия для оценки уровней экспрессии. Для оценки значимости изменений после диеты был проведен статистический анализ.

Результаты исследования

В течение четырехмесячного периода исследования образцы кала и крови предоставлялись для анализа до и после диеты. Для подтверждения физического состояния кетоза уровни кетоновых тел в плазме крови были измерены с помощью иммуноферментного анализа (ELISA). С этой целью наблюдалось значительное увеличение содержания кетоновых тел, ацетоуксусной и оксимасляной кислот, что указывает на то, что КД эффективно изменяет метаболизм.

Секвенирование данных образцов кала выявило изменения на уровне типа и значительное увеличение микробного разнообразия, на что указывают индексы Шеннона и Симпсона. Эти изменения произошли на различных таксономических уровнях, со значительным увеличением количества полезных бактерий, таких как Lactobacillales, и уменьшением количества других, таких как Bacteroidaceae и Ruminococcus.

В целом, у лиц, употреблявших KD, наблюдалось снижение уровня провоспалительных цитокинов со значительным снижением уровней интерлейкина 1β (IL-1β) и IL-12p70. Хотя уровень противовоспалительного цитокина IL-10 повышался, он не был статистически значимым, что может быть связано с небольшим размером выборки. Также наблюдалось значительное снижение уровня BDNF в плазме крови, белка, участвующего в нейровоспалении и РАС.

Наблюдалось значительное снижение уровней miR-134 и miR-132, оба из которых связаны с активностью BDNF в головном мозге. В то время как уровни miR-125b оставались неизменными, уровни miR-375 значительно увеличились.

Выводы

Предыдущие исследования сообщали об улучшении социальных взаимодействий у детей с РАС из-за повышения уровня β-гидроксибутирата кетонового тела после применения модифицированного КД. Это говорит о том, что кетоз может напрямую усиливать мозговую активность за счет изменения метаболических путей, тем самым потенциально улучшая общительность у пациентов с РАС.

Однако недавние результаты свидетельствуют о более обширных эффектах KD, включая значительные изменения в микробиоме кишечника, уровнях воспаления и циркулирующих микроРНК, связанных с BDNF. Эти результаты согласуются с существующими исследованиями, указывающими на то, что КД может улучшить социальное поведение при РАС, уменьшая воспаление мозга и улучшая обмен веществ и здоровье кишечника.