Соль против памяти: и избыток, и жёсткое ограничение вредят мозгу мышей

Учёные из Zhejiang University выяснили: у мышей проблемы с памятью могут возникать не только при чрезмерно солёном рационе, но и при слишком сильном ограничении соли. Однако механизмы различаются. Избыток соли запускает системное воспаление, а её выраженный дефицит нарушает работу кишечной микробиоты — сообщества триллионов микроорганизмов, связанных с мозгом через так называемую ось «кишечник — мозг». Результаты опубликованы в журнале Food Research International.

Обычно специалисты советуют сокращать потребление натрия, чтобы снизить риск сердечно-сосудистых заболеваний. Избыточно солёная пища действительно может менять состав микробиоты, усиливать воспаление и повреждать гиппокамп — область мозга, участвующую в обучении и формировании памяти. А вот последствия экстремально низкого потребления соли изучены заметно хуже.

В эксперименте участвовали 32 самца мышей. Большинству животных сначала дали антибиотики, чтобы уменьшить количество собственных кишечных бактерий, а затем заселили их пищеварительный тракт микроорганизмами человеческого происхождения с помощью раствора, содержащего человеческий кал. После этого «очеловеченных» мышей разделили на три группы: с обычным, резко ограниченным и высокосолевым рационом. Отдельная контрольная группа обычных мышей получала стандартное количество соли и сохраняла собственную микробиоту. Диеты продолжались 14 недель.

Затем животных проверили с помощью Y-образного лабиринта и теста на распознавание нового объекта. Первый метод оценивает кратковременную пространственную рабочую память: помнит ли мышь, какие рукава лабиринта уже исследовала. Второй показывает долговременную память — животное обычно дольше изучает новый предмет, чем знакомый.

И низкосолевая, и высокосолевая диеты ухудшили оба показателя по сравнению с обычным рационом. При этом избыток соли оказался наиболее разрушительным: мыши демонстрировали выраженное тревожноподобное поведение и пили значительно больше воды. У животных на низкосолевом рационе память ухудшилась, но тревожность и сильная жажда не появились.

Исследование тканей гиппокампа показало снижение белков, необходимых для работы синапсов — контактов, через которые нейроны обмениваются сигналами. Обе экстремальные диеты уменьшали содержание белка BDNF, или нейротрофического фактора мозга. Он поддерживает выживание нервных клеток и помогает мозгу адаптироваться к новой информации.

Высокосолевой рацион широко снижал количество белков, формирующих передающую и принимающую части синапса. Низкосолевой в основном влиял на белки, отвечающие за устойчивость и способность синапсов перестраиваться, при этом количество нейронных пузырьков — структур, участвующих в передаче сигналов, — оставалось относительно сохранным.

Анализ бактерий в кишечнике выявил разные изменения. Избыток соли увеличивал долю микроорганизмов, связанных с воспалением. При дефиците соли немного возрастало количество отдельных специализированных бактерий, но в целом снижалась численность полезной микробиоты, включая бактерии рода Lactobacillus.

Бактерии производят короткоцепочечные жирные кислоты — вещества, которые регулируют иммунные реакции и участвуют в обеспечении мозга. Оба экстремальных рациона снижали уровни пропионата и бутирата. При этом жёсткое ограничение соли дополнительно резко уменьшало содержание ацетата и изобутирата. Ацетат служит важным метаболическим сигналом, способным передаваться от кишечника к мозгу; его дефицит указывает на общее подавление активности микробиоты.

Высокосолевая диета также сопровождалась сильным окислительным стрессом — повреждением клеток реактивными молекулами кислорода — и ростом провоспалительных жиров. На низкосолевом рационе уменьшалось количество некоторых липидов, поддерживающих оболочки нервных клеток, но признаков такого окислительного стресса не было.

Анализы крови подтвердили различие механизмов. При избытке соли повысились несколько провоспалительных цитокинов — белков, запускающих иммунные реакции. При резком ограничении соли заметного роста этих маркеров не обнаружили.

Авторы предполагают, что слишком низкое потребление соли может быть не нейтральным для организма и потенциально связано со снижением когнитивных функций. В этом случае память страдает не из-за мощного воспаления, а потому, что микробиота перестаёт вырабатывать достаточное количество важных метаболических сигналов.

Но переносить результаты напрямую на людей пока нельзя. Исследование было небольшим и проводилось только на самцах мышей. Даже человеческая микробиота в организме животного не превращает мышь в человека. Кроме того, учёные показали статистические связи между бактериями, метаболитами и памятью, но не доказали окончательно, что именно нехватка короткоцепочечных жирных кислот вызвала нарушения.

Использованные рационы представляли крайние уровни потребления натрия и не обязательно отражают обычное питание людей. В будущем предстоит определить безопасную нижнюю границу потребления соли и проверить, смогут ли добавки с конкретными метаболитами предотвратить ухудшение памяти. Работа «Long-term low-salt and high-salt diets differentially disrupt the gut – metabolite – brain axis and induce cognitive impairment» стала первым шагом к более точному пониманию связи между минералами, кишечником и мозгом.