Недавнее исследование питательных веществ изучило существующую литературу, чтобы лучше понять, могут ли изменения в рационе питания и микробной популяции кишечника влиять на течение болезней Альцгеймера и Паркинсона.
Влияние кишечной микробиоты на центральную нервную систему
Кишечник человека содержит сотни бактерий, связанных с физиологическими функциями организма и иммунитетом. Популяция бактерий в желудочно-кишечном тракте увеличивается от желудка к толстой кишке.
Некоторые распространенные бактерии в кишечнике человека — это Firmicutes, Bacteroidetes, протеобактерии и актинобактерии.
Предыдущие исследования показали распространенность гетерогенности микробного состава кишечника и его обилия у разных людей.
Эта неоднородность была связана с множеством факторов, которые включают диету, лекарства, гормоны, физическую активность, антибиотики, возраст и воздействие токсичных веществ.
Здоровый кишечный микроб поддерживает гомеостаз организма, улучшая целостность кишечного барьера и метаболизируя питательные молекулы из пищи, лекарств и ксенобиотиков.
Эти микробы также вырабатывают короткоцепочечные жирные кислоты (SCFA), которые отвечают за уменьшение систематического воспаления.
Изменение состава и численности микробов в кишечнике человека связано с проявлениями ожирения, диабета, гипертонии, рака толстой кишки, неалкогольного стеатогепатита и болезни Крона.
Во многих исследованиях также были задокументированы доказательства того, как кишечная микробиота влияет на нервную систему и психику человека.
Кишечная микробиота двунаправленно взаимодействует с центральной нервной системой (ЦНС) по оси кишечник-мозг. Механистически некоторые представители кишечной микробиоты вырабатывают нейромедиаторы, такие как катехоламины, ацетилхолин, серотонин, гамма-аминомасляная кислота и гистамин, которые влияют на ось кишечник-мозг.
Другими механизмами, посредством которых микробиота кишечника влияет на ЦНС, являются модуляция активности иммунной системы, воздействие на метаболизм триптофана, изменения в составе микробиоты и синтез специфических метаболитов.
Функции желудочно-кишечного тракта регулируются кишечной нервной системой (ENS) через прямые или косвенные механизмы, связанные с симпатической и парасимпатической сигнализацией.
Энтероэндокринные клетки получают сигналы от кишечной микробиоты, активируя синтез гормонов кровообращения, которые могут проникать через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) и воздействовать на клетки ЦНС.
Кишечный микробный дисбиоз приводит к повышенной проницаемости кишечника и провоспалительному состоянию.
Негерметичность кишечника или нарушение барьерной функции кишечника вызывает неконтролируемое проникновение факторов воспаления, бактериальных компонентов и токсичных метаболитов, которые могут вызывать систематическое воспаление.
Медиаторы воспаления могут приводить к активации выработки цитокинов в мозге, вызывая нейровоспаление.
Кишечная микробиота при нейродегенеративных заболеваниях
Влияние кишечных микробов на развитие нейродегенеративных заболеваний, таких как болезни Альцгеймера и Паркинсона, обсуждалось во многих исследованиях.
Кишечные бактерии синтезируют множество метаболитов, таких как N-оксид триметиламина (TMAO), амилоидные сгустки, SCFAs, вторичные желчные кислоты (BAS) и липополисахариды (LPS), которые связаны с иммунными и метаболическими изменениями, способствующими прогрессированию нейродегенеративного заболевания.
В этом исследовании была отмечена неоднородность микробного состава кишечника; например, были проанализированы образцы кала пациентов с болезнью Паркинсона, и в них было обнаружено повышенное содержание Bacteroides и Akkermansia Muciniphila, а также наблюдалось снижение Actinobacteria, Firmicutes Faecalibacterium и Roseburia.
Несколько исследований показали, что TMAO значительно ускоряет конформационное изменение белков с Aβ-случайной спирали на бета-лист. Концентрация TMAO в спинномозговой жидкости была выше у лиц с болезнью Альцгеймера и Паркинсона.
Желчные кислоты могут изменять микробиоту кишечника посредством цитотоксического воздействия на определенные виды бактерий. Они также могут активировать карбоангидразу 12 (CAR12), синтазу оксида азота (iNOS) и интерлейкин-18 (IL-18), которые связаны с избыточным ростом бактерий.
Следовательно, избыток желчных кислот может привести к дисбиозу кишечного микробиома. Одно исследование показало, что у пациентов с болезнью Альцгеймера концентрация первичных желчных кислот была ниже, чем у здоровых людей.
Напротив, концентрация вторичных желчных кислот была выше у пациентов с болезнью Альцгеймера, чем у здоровых людей.
ЛПС, синтезируемые кишечными микробами, могут проникать в ЦНС и модулировать рецепторы клеток микроглии.
Активация микроглиальных рецепторов TLR2 и TLR4 индуцирует выработку провоспалительных интерлейкинов-IL-22 и интерлейкина-IL17A, которые вызывают нейровоспаление. Длительное состояние нейровоспаления может привести к развитию нейродегенеративных заболеваний.
Влияние диеты на нейродегенеративные заболевания
Пациентам с нейродегенеративными заболеваниями может помочь индивидуальная диета. Например, определенная диета может уменьшить воспаление и его последствия, то есть нарушение функции нейронов, у пациентов с болезнями Паркинсона и Альцгеймера.
Кетогенная диета (KD), средиземноморско-DASH интервенционная нейродегенеративная задержка (MIND) и диетические подходы к предотвращению гипертонии (DASH) оказывают положительное влияние на течение нейродегенеративных заболеваний.
По сравнению с другими диетами KD продемонстрировала большее влияние на нейродегенеративные заболевания.
Эта диета связана с повышенным потреблением жиров и сниженным потреблением углеводов. KD увеличивает выработку кетоновых тел, которые оказывают противовоспалительное действие за счет снижения уровня белка-хемоаттрактанта моноцитов (CCL2 / MCP-1) и ингибирования NF-κB. Кетоновые тела также оказывают профилактическое действие на дофаминергические нейроны и гиперфосфорилирование тау-белка.
Кроме того, они также связаны с положительными когнитивными функциями, такими как память и внимание. Однако следует отметить, что KD снижает видовое разнообразие бактерий, что является ключевым недостатком этой диеты.
Средиземноморская диета также обладает многочисленными противовоспалительными эффектами благодаря высокому содержанию в рационе витаминов, омега-3 жирных кислот (ω3-ПНЖК), полифенолов и каротиноидов. Эти компоненты предотвращают многие когнитивные расстройства и деменцию.
Комбинированное диетическое вмешательство с надлежащим микробным составом кишечника и разнообразием может положительно повлиять на течение болезней Альцгеймера и Паркинсона.
