Микробиота кишечника и выявленные в нем метаболиты коррелируют с прогнозируемым возрастом мозга у молодежи и людей средних лет. Увеличенное значение индекса сопутствовало ухудшению результатов когнитивных испытаний и усилению депрессивных проявлений. О том, каким образом исследователи определяли возраст мозга и почему итоги пока не дают возможности прогнозировать его старение по данным микробиоты, читайте в материале «Известий».
Способы оценки возраста мозга исследователямиФактический возраст индивида не всегда соответствует возрасту, прогнозируемому алгоритмом на основе информации о его головном мозге. Чтобы получить такую оценку, специалисты изучают особенности изображений и сравнивают их с типичными возрастными паттернами в обширной выборке.
В прошлом повышенный прогнозируемый возраст мозга ассоциировали с ослаблением памяти, когнитивных функций и переменами в эмоциональном состоянии. Но основная часть подобных работ проводилась с участием пожилых лиц или больных с уже диагностированными неврологическими расстройствами.
Группа ученых из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) поставила цель проверить, проявляются ли аналогичные зависимости у молодежи и людей средних лет, включая тех, у кого не выявлено никаких болезней.
Итоги исследования почти полутора тысяч участниковИсследователи использовали данные функциональной магнитно-резонансной томографии в состоянии покоя. Данный метод дает возможность оценить, насколько синхронно изменяется активность различных зон мозга, когда человек не выполняет специальных задач.
Суммарно специалисты изучили информацию о 1462 участниках, разделенных на три группы. В первой было 674 человека, во второй и третьей — 444 и 344 соответственно. На первой выборке была создана модель для определения возраста, после чего ее протестировали на двух оставшихся.
Алгоритм вычислял возраст на основе функциональных связей между отделами мозга. Разность между предполагаемым и фактическим возрастом, скорректированная с учетом систематического возрастного отклонения модели, применялась для расчета индекса старения мозга — Brain Aging Index (BAI).
Повышенное значение индекса указывало на то, что характеристики функциональных связей были типичны для человека старшего возраста по сравнению с реальным возрастом испытуемого.
Взаимосвязь между возрастом мозга, памятью и настроениемУвеличенный BAI ассоциировался с более низкими результатами тестов на когнитивные способности, в особенности на рабочую память и управляющие функции. Рабочая память дает возможность временно сохранять и применять информацию, тогда как исполнительные функции отвечают за планирование, контроль внимания и организацию деятельности.
Люди с повышенным индексом также отмечали у себя более заметные признаки депрессивного состояния. Эта тенденция повторялась во всех исследуемых группах. Особенности, связанные с индексом, касались зон мозга, задействованных в функциях памяти и процессах саморефлексии, когда человек размышляет о себе и личном опыте.
Однако обнаруженные корреляции не свидетельствуют о том, что прогнозируемый возраст мозга сам по себе полностью объясняет все вариации в памяти или эмоциональном состоянии. В научной работе авторы подчеркивают, что величина выявленных эффектов оказалась умеренной.
Роль кишечной микробиоты в этих процессахДля некоторых участников из одной группы специалисты дополнительно проанализировали образцы стула. Микробный состав был изучен у 212 человек, а метаболиты — в 215 пробах. Повышенный индекс старения мозга коррелировал с конкретными бактериальными группами и метаболическим профилем.
В числе выявленных веществ оказались церамиды (класс липидов), производное холестерина 24-гидроксихолестерин и дикарбоновые кислоты. Кроме того, высокий BAI ассоциировался с пониженной концентрацией гормона эстетрола в изученных образцах.
Изучение биологических механизмов, ассоциированных с этими показателями, выявило потенциальную вовлеченность иммунных реакций, функционирования сосудов, передачи сигналов между нейронами и энергетического обмена клеток.
Полученные данные задают векторы для будущих исследований оси «кишечник — мозг». В то же время происхождение и значение каждого найденного соединения нуждаются в отдельном рассмотрении.
Возможности применения этих данных для ранней профилактикиСтарший автор научной работы Арпана Черч полагает, что исследование способно углубить понимание изменений, которые происходят задолго до появления явных когнитивных расстройств.
«Старение мозга не начинается внезапно, когда мы становимся старше, однако биологические сигналы могут быть обнаружены на десятилетия раньше», — отметила она.
Как отмечает Черч, сравнение ранних изменений в мозге с составом микробиоты и метаболитов дает возможность выявлять биологические пути, которые в будущем могут стать целями для профилактических мероприятий.
«Это открывает возможность изучить, может ли воздействие на здоровье кишечника однажды способствовать более здоровому старению мозга», — сказала исследователь.
На данный момент исследование описывает взаимосвязи между параметрами, полученными в ходе одномоментного анализа. Подобный дизайн не дает возможности определить, какой фактор изменился раньше, или вычислить скорость старения мозга у отдельного индивида. Для этого необходимы продолжительные наблюдения с повторными замерами.
Кроме того, авторы подчеркивают, что изучение микробиоты осуществлялось на сравнительно малой подгруппе, где преобладали женщины. Выявленные ассоциации требуется проверить на более масштабных и гендерно сбалансированных выборках.