Биологи Самарского университета им. Королёва определили, как меняется поведение и умственные способности крыс после приёма антибиотиков. Исследование, проведённое студентами под руководством доцента кафедры физиологии человека и животных Владимира Белякова, расширит научные знания о том, как взаимосвязаны мозг и микробиота – кишечная микрофлора животных и человека, которая страдает при антибиотиковой терапии.
Связь кишечника и мозга
Бактерии в кишечнике выделяют особые биологически активные вещества, влияющие на мозг и нервную систему. Когда бактерии гибнут от антибиотиков, эти вещества не вырабатываются, их полезное влияние на мозг прекращается, что отражается на поведении и настроении живых существ. И, возможно, приводит к неврологическим заболеваниям.
Исследования взаимосвязи мозга и микробиоты кишечника актуальны в русле изучения таких неврологических заболеваний человека, как болезнь Альцгеймера, рассеянный склероз, шизофрения и др. Вкупе с этими недугами часто идёт дисбиоз кишечной микрофлоры и нарушения функциональной активности кишечника. Биологически активные вещества от бактерий способны проникать в мозг через гематоэнцефалический барьер и оказывать модулирующее влияние на структуры мозга и передачу нервных импульсов. Известны данные о влиянии таких веществ на функции мозга через блуждающий нерв. Опыты самарских учёных помогут дополнить имеющиеся научные данные в этой области.
С соблюдением биоэтики
Обычно в исследованиях, посвящённых нарушениям кишечной микробиоты, основное внимание уделяется влиянию этих нарушений на определённый отдел мозга и его конкретную функцию. Самарцы же выявляли изменения различных составляющих целостного паттерна поведения животных комплексно.
В ходе экспериментов строго соблюдались нормы биоэтического отношения к животным. Исследование проводилось на взрослых крысах-самцах, которых разделили на две группы – экспериментальную и контрольную. Крысам в экспериментальной группе десять дней впрыскивали в рот суспензию из антибиотиков. Грызуны контрольной группы препараты не получали.
Количественный и качественный состав микробиоты кишечника изучался путём посева фекальных масс на специальных средах с последующим применением масс-спектрометрии и световой микроскопии.
Дурное влияние
Для оценки изменений в поведении крыс использовались стандартные лабораторные установки для экспериментов с грызунами.
«Мы установили, что антибиотики неблагоприятно влияют на состояние кишечной микробиоты и поведение. Например, у крыс резко снижалась мотивация к обследованию специальных отверстий в одной из установок. Это означало дефицит ориентировочно-исследовательской активности. Этот паттерн у крыс, получавших антибиотики, снижался более чем на 30% по сравнению с крысами контрольной группы», – рассказала студентка Юлия Кулагина.
В крестообразном лабиринте крысы с нарушениями микробиоты избегали освещённых открытых территорий и предпочитали закрытые отсеки, что говорит о росте уровня тревожности. Крысы из контрольной группы, напротив, к концу эксперимента гораздо активнее осваивали хорошо освещённые и открытые участки.
Грызунам также нужно было найти «спасительную норку» и запомнить ее месторасположение. Крысы, не получавшие антибиотиков, быстро запоминали, где находится «норка», и, попадая в лабиринт в третий раз, успешно выполняли задание в среднем на 24% быстрее, чем при первом прохождении. Экспериментальная группа с большим трудом запоминала расположение «норки», что указывает на серьёзное снижение функции пространственной памяти.
Таким образом из-за нарушения кишечной микробиоты происходит снижение выработки биогенных аминов и других веществ с нейромодуляторными эффектами, что может приводить к дефициту когнитивных функций и эмоциональным нарушениям. Это может формировать поведение с меньшим приспособительным потенциалом.