Палочкой по голове: ученые нашли лактобактерии для лечения нейродегенерации
Российские ученые нашли штамм бактерий, который может помочь в терапии нейродегенеративных заболеваний. Полученный на его основе фармабиотик может стать первым в мире препаратом, потенциально способным приостанавливать и, возможно, лечить паркинсонизм и другие заболевания мозга. Эксперты считают исследование важным и перспективным, но подчеркивают, что его необходимо продолжать, чтобы убедится в эффективности и безопасности новых средств.
Эра фармабиотиков
Ученые из Института общей генетики (ИОГен) имени Н.И. Вавилова РАН и МФТИ обнаружили возможность применения клеток штамма лактобактерий в разработке лекарственных средств для терапии нейродегенеративных заболеваний. Они продуцируют метаболиты, содержащие важные аминокислоты и гликозиды, способные стабилизировать активность нейронов и поддерживать иммунный гомеостаз. Полученный фармабиотик — первый в мире препарат, потенциально способный приостанавливать и, возможно, лечить паркинсонизм и другие нейродегенеративные заболевания.
На первом этапе у специалистов возникла задача подбора конкретного штамма определенного вида бактерий, способного синтезировать комплекс веществ с заданными свойствами. В лаборатории генетики микроорганизмов ИОГен РАН был выбран штамм Limosilactobacillus fermentum U-21 (бактерия в форме палочки) на основании его антиоксидантных свойств, которые подтверждены с использованием моделей in vivo (на живых организмах)и in vitro (в лабораторных условиях). Здесь его впервые получили и узнали, что он может быть потенциальным источником необходимых метаболитов (постбиотиков).
Для изучения потенциала группы бактерий Limosilactobacillus fermentum U-21 в применении к нейровоспалительным процессам исследователи использовали омиксные технологии, то есть такие методы, которые которые изучают, как устроен геном и как реализуется закодированная в нем информация.
— Сначала мы идентифицировали и количественно определили белки, экспрессируемые L.fermentum U-21, и выделили те, которые играют важную роль в антиоксидантной и иммуномодулирующей активности, — рассказала «Известиям» магистрант МФТИ Диана Резникова.
Затем был проведен метаболомный анализ, который изучает конечные и промежуточные продукты обмена веществ в клетке. Он позволил получить представление о низкомолекулярных метаболитах (продукты метаболизма), образующихся в процессе ферментации, и выявить соединения, обладающие противовоспалительной активностью, — γ-аминомасляную кислоту (ГАМК), ниацин, аукубин и сциллоинозитол.
— ГАМК стабилизирует активность нейронов, а ниацин модулирует выработку цитокинов, поддерживая иммунный гомеостаз. Аукубин, иридоидный гликозид, обычно выделяемый растениями, обладает антиоксидантными свойствами, что позволяет решать вопросы биодоступности для терапевтического применения. Сциллоинозитол, действует как химический компаньон, уменьшая количество аномальных белковых скоплений, связанных с нейродегенеративными заболеваниями, — пояснил научный сотрудник ИОГен РАН Алесей Ватлин.
Всесторонние исследования микробиома кишечника человека в норме и при патологии позволило ученым идентифицировать конкретные виды бактерий, ответственные за за нейромодулирующие функции.
Первый в мире препарат
Создание природоподобных лекарственных препаратов-фармакобиотиков на основе бактерий — обитателей кишечного микробиома — мировой тренд, пояснили исследователи.
— Полученные результаты — это важный этап доклинических исследований фармабиотика. Мы выявили фармакологически активные ингредиенты, обеспечивающие его способность быть кандидатом в препараты для профилактики и комбинированной терапии паркинсонизма. На сегодняшний день отсутствуют лекарства, способные излечивать болезнь Паркинсона, — сказал руководитель исследования, заведующий лабораторией генетики микроорганизмов ИОГен РАН, профессор МФТИ Валерий Даниленко.
По его словам, биотерапевтический препарат на основе исследуемого уникального штамма лактобактерий стал первым в мире потенциально способным приостанавливать и, возможно, лечить паркинсонизм и другие нейродегенеративные заболевания. Клинические исследования фармакобиотика планируют начать в 2025 году
Использование пробиотиков при нейродегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера, Паркинсона и другие, привлекают большой интерес в последние годы, но пока нет окончательного заключения об их эффективности, рассказала «Известиям» гастроэнтеролог, терапевт, ведущий специалист сети клиник «Семейная» Светлана Крылова.
Некоторые исследования показывают, что пробиотики могут иметь потенциал в снижении воспаления и окислительного стресса, улучшении состава микробиоты кишечника и повышении когнитивной функции при нейродегенеративных заболеваниях, добавила она.
— Однако эти результаты часто основаны на исследованиях на беспозвоночных животных или небольших исследованиях на людях, и необходимы дополнительные изыскания для подтверждения их эффективности и безопасности. Несмотря на многообещающие результаты использования Lactobacillus при нейродегенеративных заболеваниях, необходимы более масштабные рандомизированные контролируемые испытания для лучшего понимания их потенциальных преимуществ и ограничений, — сказала эксперт.
Действительно, многие нейродегенеративные заболевания имеют сложный механизм развития. Для их возникновения играет роль как наследственная предрасположенность, так и факторы среды, отметил невролог, врач второй категории сети клиник «Семейная» Максим Алексеев. Как минимум для болезни Паркинсона доказана важная роль микрофлоры кишечника.
— Влияние ее двояко. С одной стороны, стимуляция иммунитета нормальной флорой или, наоборот, хроническое скрытое воспаление при наличии патогенных бактерий, способны влиять на работу мозга. Другой аспект — это токсическое действие продуктов обмена веществ бактерий, населяющих кишечник. В зависимости от преобладания тех или иных видов, а также от особенности питания человека в процессе переработки пищи могут выделяться откровенно ядовитые вещества. Однако при наличии правильного микробиома человек может эти яды эффективно обезвреживать, — рассказал врач.
Статья с результатами исследования опубликована в журнале Frontiers in Microbiology.
Нейродегенеративные заболевания — это группа расстройств нервной системы, возникающих вследствие длительной прогрессирующей дегенерации и последующей гибели определенных групп нейронов. Нейродегенерация приводит к снижению чувствительности нервной системы, нарушению когнитивных, моторных и силовых функций.
