Когда Сьерра Симпсон училась в колледже, она целый год болела повторяющимися лихорадками и рвотой. Ее доктора не могли понять, что у нее было. Подозревая бактериальную инфекцию, они пытались лечить ее высокими дозами антибиотиков.
«Оказалось, что у меня малярия и мне нужно другое лечение», – сказал Симпсон. «Но к тому времени антибиотики смешались с моим животом, и я почувствовал себя более обеспокоенным, чем раньше».
Антибиотики убивают болезнетворные бактерии, но они также уничтожают многие полезные бактерии, живущие в нашем кишечнике, побочный эффект которого связан с рядом долговременных проблем со здоровьем. Этот опыт послужил стимулом для интереса Симпсона к науке о микробиомах и оси кишечника-мозга – изучению того, как бактерии, вирусы и другие микробы, живущие в нашем теле, влияют на наше физическое и психическое благополучие.
Будучи теперь здоровым аспирантом, Симпсон сначала работал над методами визуализации молекул в мозге. Но она не могла поколебать свой интерес к кишечному микробиому и его связи с мозгом.
«Итак, однажды Сьерра просто заходит в мою лабораторию и спрашивает меня, не заинтересован ли я в изучении потенциальных связей между кишечным микробиомом и тем, что обычно изучает моя лаборатория – злоупотреблением наркотиками и наркоманией», – сказал доктор наук Оливье Джордж. доцент кафедры психиатрии медицинского факультета Калифорнийского университета в Сан-Диего. «Сначала я неохотно. В конце концов, я подумал, что если бы там было что-то, кто-то уже открыл бы это. Но мы решили попробовать».
В исследовании, опубликованном 27 апреля 2020 года в eNeuro , Симпсон, Джордж и его команда обнаружили, что микробиом кишечника влияет на характер активации в мозгу крысы во время опиоидной зависимости и абстиненции.
«Как вы часто делаете в науке, мы сначала разбили проблему молотком, чтобы увидеть, как система сломалась, а затем отошли назад», – сказал Симпсон.
Под этим она подразумевает, что для определения того, влияет ли кишечный микробиом на наркоманию, сначала необходимо сравнить организм с нормальным кишечным микробиомом с организмом без него. Для этого исследователи дали крысам антибиотики, которые истощали 80 процентов их кишечных микробов . Все крысы – те, у кого были кишечные микробы и без них, – зависели от рецептурного опиоидного обезболивающего оксикодона. Затем некоторые крысы из каждой группы уходили в отход.
«Для меня самым удивительным было то, что на поверхности все крысы казались одинаковыми», – сказал Джордж. «Не было каких-либо серьезных изменений в обезболивающем действии опиоидов или симптомов отмены или другого поведения между крысами с кишечными микробами и без них».
Только когда команда посмотрела на мозг крыс, они увидели значительную разницу. Типичная схема рекрутирования нейронов в различные части мозга во время интоксикации и абстиненции была нарушена у крыс, которых лечили антибиотиками, и, таким образом, им не хватало большинства кишечных микробов. В частности, во время интоксикации у крыс с истощенными кишечными микробами было больше активированных нейронов в областях мозга, которые регулируют стресс и боль (периакедуктальный серый, locus coeruleus) и в областях, вовлеченных в опиоидную интоксикацию и абстиненцию (центральная миндалина, базолатеральная миндалина). Во время абстиненции у истощенных микробами крыс было меньше активированных нейронов в центральной миндалине по сравнению с крысами с нормальными кишечными микробиомами.