Ученые: лактобактерии кишечника помогут лечить нейродегенеративные болезни
Возможность применения клеток штамма лактобактерий для создания лекарственных средств терапии нейродегенеративных заболеваний, в том числе болезни Паркинсона, установил коллектив ученых из Москвы и Новосибирска, 7 июля пишет журнал МФТИ «За науку».
Исследователи из Лаборатории генетики бактерий Института общей генетики (ИОГен) им. Н. И. Вавилова РАН, Института инженерной экологии, Российского университета дружбы народов, Института биомедицинской химии, Физтех-школы биологической и медицинской физики МФТИ, Института мозга Научного центра неврологии и Института цитологии и генетики СО РАН выделили и исследовали метаболиты, выделяемые штаммом Limosilactobacillus fermentum U-21, которые потенциально способны приостанавливать и, возможно, лечить паркинсонизм и другие нейродегенеративные заболевания.
Данные метаболиты содержат важные аминокислоты и гликозиды, способные стабилизировать активность нейронов, поддерживая иммунный гомеостаз.
К нейродегенеративным заболеваниям относятся расстройства нервной системы, возникающие из-за длительной прогрессирующей дегенерации с последующей гибелью определенных групп нейронов. При нейродегенерации происходит снижение чувствительности нервной системы, нарушение когнитивных, моторных и силовых функций.
Проведенные всесторонние исследования микробиома кишечника как здорового человека, так и при патологии, позволили установить в нем те виды бактерий, которые поддерживают гомеостаз человеческого организма, в том числе выполнение нейромодулирующих функций.
Современная фармакология занимается разработкой на основе бактерий — обитателей кишечного микробиома, природоподобных лекарственных препаратов-фармакобиотиков, которые должны лечить конкретные болезни с доказанной клинической эффективностью.
В лаборатории генетики микроорганизмов ИОГен РАН для таких целей был выбран штамм Limosilactobacillus fermentum U-21, основанием выбора стало наличие у него антиоксидантных свойств. Такие свойства штамма были подтверждены экспериментально с использованием моделей in vitro и in vivo.
Этот штамм впервые был получен в данной лаборатории, поэтому ученые знали его потенциальные свойства как источника необходимых метаболитов (постбиотиков).
Для изучения потенциала группы бактерий Limosilactobacillus fermentum U-21 для лечения нейровоспалительных процессов исследователи использовали омиксные технологии — протеомные, метаболомные и траскриптомные.
Диана Резникова, магистрантка МФТИ, рассказала: «Сначала с помощью протеомных методов мы идентифицировали и количественно определили белки, экспрессируемые L.fermentum U-21, и выделили белки, играющие важную роль в дезагрегирующей, антиоксидантной и иммуномодулирующей активности».
На следующем этапе был проведен метаболомный анализ, который дал представление о низкомолекулярных метаболитах, образующихся в процессе ферментации, и позволил выявить соединения с 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, обнаруженный в везикулах, действует как химический компаньон, уменьшая количество аномальных белковых скоплений, связанных с нейродегенеративными заболеваниями», — пояснил научный сотрудник ИОГен РАН Алексей Ватлин.
Проведенные исследования показали способность лактобактерии L.fermentum U-21 производить важные биологически активные вещества, обладающие потенциалом для применения в разработках фармакобиотиков, предназначенных для терапии нейродегенеративных заболеваний.
Руководитель исследования, заведующий лабораторией генетики микроорганизмов ИОГен РАН, профессор МФТИ Валерий Даниленко подытожил:
«Полученные результаты являются важным этапом 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 препараты, способные излечивать болезнь Паркинсона. Биотерапевтический препарат на основе исследуемого уникального штамма лактобацилл является первым в мире потенциально способным приостанавливать и, возможно, лечить паркинсонизм и другие нейродегенеративные заболевания».
Исследователи из ИОГен РАН, МФТИ и Института мозга намерены в 2025 году начать клинические исследования такого фармакобиотика.
Результаты исследования ученые представили в статье «Использование омиксных технологий при создании ББП и постбиотиков на основе Limos i lactobacillus fermentum U-21», опубликованной в журнале Frontiers in Microbiology.
