Кишечник, память и старость

Учёные всерьёз взялись за старый вопрос: почему память с возрастом сдувается, как воздушный шарик после дня рождения. И вот что выяснилось — виноват может быть вовсе не мозг, а кишечник. Да, тот самый орган, который обычно вспоминают только при отравлениях и диетах. Исследователи обнаружили, что изменения в составе кишечных бактерий способны напрямую запустить возрастное ухудшение памяти. А если эти бактериальные перемены обратить вспять, мозг снова включается на полную мощность. Всё это проверили на стареющих мышах, и результаты были настолько убедительными, что их опубликовали в журнале Nature.

Работой руководил Тимоти О. Кокс из Университета Пенсильвании. Вместе с ним проект вели Мааян Леви и Кристоф А. Тайсс, работающие в Stanford Medicine и Arc Institute. Исследователи изучали, как межвосприятие — способность мозга чувствовать внутренние процессы тела — влияет на формирование памяти. Главный проводник таких сигналов — блуждающий нерв, длинный пучок волокон, соединяющий мозг с органами. Он передаёт данные из желудка и кишечника прямо в гиппокамп — отдел мозга, отвечающий за создание новых воспоминаний.

Команда предположила, что микробиом кишечника, огромная колония бактерий внутри организма, может вмешиваться в эту связь. С возрастом состав микробиома меняется, и учёные решили проверить, портят ли эти перемены работу блуждающего нерва.

Чтобы это выяснить, молодых мышей подселили к старым. Мыши — существа простые и неразборчивые, так что быстро переняли бактерии старших товарищей, в том числе по довольно неприятной причине: они едят всё, что могут найти, включая чужие экскременты. Через месяц микробиом молодых мышей стал напоминать микрофлору пожилых. И поведение — тоже. Проверка с новыми предметами и лабиринтом показала: память у них резко ухудшилась.

Чтобы исключить влияние стресса от соседства, исследователи пересадили молодым стерильным мышам фекалии старых. Те тут же потеряли способность нормально запоминать информацию. Зато старые мыши, которые всю жизнь жили в стерильных условиях, память не теряли — внезапно старость перестала быть проблемой.

Далее молодым мышам с «пожилым» микробиомом дали антибиотики, и память вернулась как ни в чём не бывало. Более того, у старых мышей после антибиотиков память тоже улучшилась.

Учёные вычислили конкретного виновника — бактерию Parabacteroides goldsteinii, количество которой растёт с возрастом. Если подселить её молодой мыши в одиночку, память исчезает. Эти бактерии производят много жирных кислот средней длины цепи. Стоило дать мышам только эти выделенные молекулы — и память падала так же, будто внутри живут старческие бактерии.

Эти жирные кислоты взаимодействуют с миелоидными клетками — белыми кровяными тельцами, которые следят за порядком в кишечнике. Молекулы прикрепляются к рецептору на поверхности клеток и вызывают локальное воспаление. Воспаление не разносится по организму, оно остаётся вокруг кишечника и жировой ткани.

Однако именно это воспаление и отключает блуждающий нерв: электрическая активность падает, связь с мозгом ослабевает, гиппокамп перестаёт полноценно работать — и память рушится.

Когда учёные решили обмануть систему и напрямую стимулировали блуждающий нерв — капсаицином или гормонами кишечника — память возвращалась даже у пожилых мышей. А если удалить рецепторы жирных кислот у белых кровяных клеток, воспаление не возникает вовсе, и память остаётся острой, даже при наличии «старых» бактерий.

Пока всё это проверено только на животных. Неясно, совпадает ли механизм у людей. Но направление исследований уже понятно: как питание, микробиом и воспаление в кишечнике могут влиять на старческое снижение когнитивных функций. Возможно, в будущем эти открытия помогут создавать новые методы профилактики.

Авторы исследования надеются, что работа приведёт к развитию терапий, которые смогут защищать память. Тем более что устройства для стимуляции блуждающего нерва уже используются при лечении эпилепсии — и могут найти новое применение.