У детей с расстройством аутистического спектра есть отчетливый слепок микробиома, которы изменен по составу, экологической сети и функциональности по сравнению с нормотипичными детьми. Были определены новые бактериальные маркеры для прогнозирования РАС и продемонстрировано стойкое недоразвитие кишечной микробиоты у детей с РАС. Исследование было опубликовано в медицинском журнале “Gut” 26 июля 2021 года.
У детей с РАС значительно меньше бактерий, связанных с активностью , и 5 видов бактерий, которые обычно не встречаются в кишечнике нормотипичных детей, что и позволяет предположить, что у аутизма есть свой характерный микробный профиль, который может проложить путь к лечению на ранней стадии, говорят исследователи.
Было высказано предположение, что помимо генетических факторов, микробиом кишечника принимает участие в расстройстве аутистического спектра. И данные свидетельствуют о том, что путь между кишечными бактериями и центральной нервной системой, называемый осью кишечник-мозг, оказывает глубокое влияние на социальное поведение.
Диагностика расстройства аутистического спектра может быть трудной задачей, потому что не существует точного медицинского теста, а диагноз основывается на субъективной оценке врача.
Поэтому исследователи хотели выяснить, имеют ли дети 3-6 лет с аутизмом микробиом, который бы значительно отличался от микробиома типично развивающихся детей, и который можно будет использовать как маркер для раннего вмешательства.
Они сравнили диапазон, объем и связанные функции бактерий в образцах стула 128 китайских детей, 64 из которых были с расстройством аутистического спектра, а 64 – нет.
Факторами, наиболее тесно и независимо связанными с составом микробиома в образцах стула, были: возраст, РАС и вес (ИМТ). Питание не имело большого значения.
Образцы стула детей с аутизмом показали большее разнообразие микробов, чем те, которые соответствовали возрасту и весу и не страдали этим заболеванием.
Примечательно, что среди детей с РАС было больше потенциальных патогенов, таких как Clostridium и Alistipes indistinctus, тогда как Faecalibcterium было недостаточно.
Несколько видов Clostridium тесно взаимодействовали друг с другом и образовали связанную группу у детей с РАС. Исследователи отмечают, что виды Clostridia связаны с аутизмом через выработку клостридиальных токсинов, которые могут искажать сложность дендритных ветвей во время детского развития и связаны с повреждением ткани мозга. Кроме того, виды Clostridium, ассоциированные с неврологическими расстройствами были тесно связаны друг с другом в рамках одних и тех же родов.
В исследовании кишечное микробное сообщество детей с РАС показало более сложную сеть, в которой наблюдалось больше взаимодействий между видами бактерий. Сообщества микроорганизмов, демонстрирующие высокую степень кооперации, считается менее стабильными по сравнению с конкурентным сообществом.
Что касается ключевых таксонов в сети при РАС, Bacteroidetes продуцируют пропионовую кислоту и другие короткоцепочечные жирные кислоты. Модели на крысах, которым вводили пропионовую кислоту, демонстрируют усиление ограничительного / повторяющегося поведения, а также нарушение социального поведения.
Также было доказано, что Porphyromonas gingivalis вызывает когнитивную дисфункцию, опосредованную нейрональным воспалением у мышей.
В этом исследовании Porphyromonas asaccharolytica и Porphyromonas bennonis показали наибольшее количество взаимодействий и были определены как ключевые виды в сети у детей с РАС. Поэтому связь между этими бактериями и РАС требует дальнейшего изучения.
Взаимодействие между неблагоприятными бактериями может усилить и ускорить прогрессирование заболевания. Таким образом в кишечном микробиоме РАС наблюдалась нестабильная и неблагоприятная экосистема.
Изменение численности и взаимодействия микробов влияет на многие функциональные аспекты микробиома кишечника, включая физико-химические изменения, обмен метаболитов и передачу сигналов.
“В нашем исследовании интересным открытием было то, что несколько путей, связанных с биосинтезом нейромедиаторов, были значительно уменьшены у детей с РАС по сравнению с нормотипичными детьми”,-прокомментировал Ятин Ван из Центра исследования кишечной микробиоты, медицинского факультета Китайского университета Гонконга.
Истощенный биосинтез триптофана и глутамат-синтаза могут оказывать пагубное влияние на психические реакции хозяина, что приводит к и другим психическим расстройствам.
Приведенные выше данные показывают, что пути и метаболиты, связанные с нейротрансмиссией, могут нарушать или быть недостаточными для поддержания нормальной физиологической и психической активности при РАС.
Микробные таксоны, такие как Ruminococcus spp, Lachnospiraceae spp и Faecalibacterium spp были преобладающими участниками функциональных путей, включая биосинтез ароматических аминокислот, L-серина и . Хотя эти два пути и были снижены у детей с РАС, относительная численность Ruminococcus spp и Lachnospiraceae spp существенно не изменилась в когорте РАС по сравнению с нормотипичными детьми. Эти наблюдения предполагают, что снижение путей биосинтеза L-серина и у детей с РАС было вызвано преимущественно потерей Faecalibacterium prausnitzii, а не Ruminococcus spp, Lachnospiraceae spp.
Состав у детей с аутизмом существенно отличался от такового у детей без этого заболевания, причем разница в значительной степени объясняется пятью видами бактерий, идентифицированные Random Forest с помощью 10-кратной перекрестной проверки:
- Alistipes indistinctus;
- кандидат деления_TM7_ изолят_TM7c (одноклеточный организм);
- Streptococcus cristatus;
- Eubacterium limosum;
- Streptococcus oligofermentans.
Эти различия были дополнительно подтверждены в отдельной группе из 18 детей, 8 с аутизмом и 10 без.
Важно отметить, что у детей с аутизмом было значительно снижено количество бактерий, связанных с нейромедиаторной активностью.
Около 26 возрастных видов бактерий были идентифицированы как индикаторы типичного развития микробиома кишечника по возрасту. Но эти ассоциации отсутствовали у детей с аутизмом, что указывает на аномальное развитие микробиома кишечника в раннем возрасте этих детей, говорят исследователи.
«Наше исследование подтверждает потенциальную роль неинвазивного прогнозирования расстройства аутистического спектра на основе маркеров фекальных бактерий и профиля развития возрастных бактерий. Будущие методы лечения, направленные на восстановление кишечной микробиоты в раннем возрасте и увеличение численности синтезированных бактерий, таких как Faecalibacterium, должны быть изучены для расстройства аутистического спектра»,- прокомментировал соавтор исследования Тао Цзо.
Таким образом, исследование впервые показывает, что микробиота кишечника детей с РАС аномально развита и отстает от таковой у сверстников того же возраста. Поскольку развитие микробных сообществ в желудочно-кишечном тракте в детстве представляет собой критическое окно для роста и здоровья человека, сдвиги в кишечной микробиоте в раннем развитии могут играть важную функциональную роль в патогенезе РАС и, следовательно, требуют обширных исследований.
Wan Y, Zuo T, Xu Z, et alUnderdevelopment of the gut microbiota and bacteria species as non-invasive markers of prediction in children with autism spectrum disorderGut Published Online First: 26 July 2021. doi: 10.1136/gutjnl-2020-324015
