Исследователи обнаружили связь между имидазолпропионатом (ImP) и изменениями, характерными для болезни Альцгеймера. У мышей избыток метаболита сопровождался накоплением патологических белков в мозге, а у людей его высокий уровень в крови был связан с более быстрым снижением когнитивных функций. О том, как кишечное бактериальное соединение связано с риском болезни Альцгеймера, — в материале «Известий».

Исследование опубликовано в научном журнале Nature Communications (NC). Почти 10 лет назад команда ученых из Университета Висконсина в Мэдисоне обнаружила различия в составе микроорганизмов кишечника у людей с болезнью Альцгеймера и здоровых участников.

Барбара Бендлин, профессор медицины Медицинской школы и Школы общественного здравоохранения Университета Висконсина в Мэдисоне

С тех пор мы пытаемся понять, как это различие в кишечнике может приводить к изменениям в мозге.

В новой работе исследователи сосредоточились на имидазолпропионате — метаболите, который производят некоторые кишечные бактерии. Его количество может значительно различаться у разных людей. При этом бактерии, способные вырабатывать ImP, встречаются у многих людей, хотя обычно не составляют значительную часть кишечной микробиоты.

После образования в кишечнике ImP может попадать в кровоток и распространяться по организму. Ученые проверили, может ли вещество воздействовать на мозг.

В экспериментах на мышах исследователи обнаружили, что ImP, достигавший мозга, сопровождался увеличением накопления патологических форм бета-амилоида и тау-белка. Эти белки считаются одними из ключевых признаков патологических изменений при болезни Альцгеймера.

Федерико Рей, профессор бактериологии Университета Висконсина в Мэдисоне

Этот процесс в конечном итоге приводит к гибели нейронов, что у людей является ключевой особенностью болезни Альцгеймера.

Таким образом, результаты эксперимента указали на возможный механизм, связывающий метаболит кишечных бактерий с изменениями в нервной системе.

Затем исследователи изучили образцы крови почти 1,2 тыс. человек, участвовавших в исследованиях профилактики болезни Альцгеймера и работе Исследовательского центра болезни Альцгеймера штата Висконсин.

У участников с более высокой концентрацией ImP в крови чаще обнаруживали биологические признаки, связанные с патологическими белками и нарушением работы нейронов при деменции. Кроме того, добровольцы проходили когнитивные тесты в течение времени, что позволило ученым сопоставить уровень вещества с изменениями мышления и памяти.

Федерико Рей

И поскольку у нас есть результаты когнитивных тестов, которые эти добровольцы проходили в течение определенного времени, мы видим, что у людей с самым высоким уровнем ImP также наблюдалось гораздо более быстрое снижение когнитивных функций.

Полученные данные не только связали уровень метаболита с уже существующими биологическими признаками болезни, но и показали его связь с последующей динамикой когнитивных функций.

Ученые также обнаружили генетический вариант, который был связан с существенно более высокой концентрацией ImP в крови. Такой вариант выявили примерно у 43% участников исследования.

Исследователи предполагают, что генетическая особенность может влиять на эффективность выведения ImP почками и тем самым определять, какое количество вещества остается в кровотоке. При этом тот же генетический вариант ранее связывали с повышенным риском болезни Альцгеймера в крупных генетических исследованиях.

Федерико Рей

Этот генетический вариант уже связывали с повышенным риском болезни Альцгеймера в крупных генетических исследованиях, а теперь мы, возможно, понимаем причину существования связи.

Таким образом, генетические данные дополнили результаты анализа крови и экспериментов на животных, указав на возможную связь между уровнем ImP и риском патологических изменений.

ImP образуется, когда кишечные бактерии используют гистидин — аминокислоту, необходимую организму и содержащуюся во многих продуктах, особенно богатых белком. Поэтому, отмечают исследователи, простое исключение отдельных продуктов из рациона не обязательно позволит существенно снизить уровень метаболита.

Исследователи считают, что обнаружение конкретного метаболита и связанного с ним генетического варианта дает возможность точнее изучить механизм, который может быть связан с развитием болезни Альцгеймера. Однако полученные результаты пока не означают, что ImP является единственной причиной заболевания.