Излишнее потребление соли вызывает воспаление и потерю памяти, изменяя микробиом

Недавние исследования показывают, что длительное потребление большого количества соли может нарушить хрупкий баланс бактерий в кишечнике. Это нарушение, по-видимому, запускает цепную реакцию, которая изменяет экспрессию генов в головном мозге и приводит к снижению когнитивных функций. Результаты исследования были опубликованы в European Journal of Pharmacology.

Соль является основополагающим компонентом рациона человека. Она необходима для различных физиологических функций. Однако чрезмерное потребление представляет серьезную опасность для здоровья. Всемирная организация здравоохранения рекомендует ежедневное потребление менее пяти граммов. Несмотря на эту рекомендацию, средний взрослый потребляет примерно вдвое больше. В некоторых странах средний показатель еще выше. Медицинские специалисты установили, что избыток натрия является основной причиной повышения артериального давления.

Новые данные свидетельствуют о том, что повреждения распространяются не только на сердечно-сосудистую систему, но и на сам мозг. Предыдущие наблюдения показали, что диета с высоким содержанием соли может ухудшать память и эмоциональную регуляцию. Однако биологические связи между желудком и мозгом оставались частично неясными.

Вэньтин Сюй и его коллеги из Центра медицинских наук Сианьского университета Цзяотун в Китае поставили перед собой цель составить карту этого пути. Они сосредоточили свои исследования на оси «кишечник-мозг». Этот термин относится к биохимической передаче сигналов, происходящей между желудочно-кишечным трактом и центральной нервной системой.

Кишечный микробиом играет жизненно важную роль в этой коммуникационной сети. Триллионы микроорганизмов, обитающих в пищеварительной системе, помогают регулировать метаболизм и иммунные реакции. Здоровый, разнообразный микробиом поддерживает умственную гибкость и память. Исследователи предположили, что хроническое потребление соли изменяет это микробное сообщество. Они предположили, что эти изменения могут вызывать воспаление в головном мозге.

Для проверки этой гипотезы исследовательская группа разработала контролируемый эксперимент с использованием самцов мышей. Они отобрали животных в возрасте шести месяцев. Мышей случайным образом разделили на две группы. Контрольная группа получала стандартный рацион, содержащий 0,4% хлорида натрия. Экспериментальная группа получала рацион с 8% хлорида натрия. Эта концентрация считается высокосолевой диетой. Животные находились на этих рационах в течение 180 дней. Шестимесячный период позволил ученым наблюдать эффекты хронического воздействия.

В ходе исследования команда следила за физическим здоровьем животных. Они регулярно измеряли массу тела и потребление воды. Также они отслеживали артериальное давление с помощью неинвазивной манжеты на хвостах мышей. Как и ожидалось, мыши, получавшие соленую диету, пили значительно больше воды. Показатели систолического и диастолического артериального давления у них существенно повысились по сравнению с контрольной группой. Эти физиологические изменения подтвердили, что диета оказывает системное воздействие на организм животных.

Через шесть месяцев исследователи подвергли мышей серии поведенческих тестов. Эти тесты были разработаны для измерения тревожности и когнитивных функций. Одним из таких тестов был тест «открытое поле». Мышей помещали в большую открытую арену. Исследователи фиксировали, сколько времени животные проводили в центре арены по сравнению с ее краями. Мыши, получавшие диету с высоким содержанием соли, проводили меньше времени в центре. Они предпочитали безопасность периметра. Такое поведение интерпретируется как признак повышенной тревожности.

Еще одним методом оценки был тест на закапывание шариков. В этом эксперименте шарики помещали на подстилку в клетке. Тревожные мыши склонны закапывать предметы импульсивно. Группа, получавшая диету с высоким содержанием соли, закопала больше шариков, чем контрольная группа. Это подтвердило вывод о том, что диета усиливает тревожное поведение. Исследователи также проверили память с помощью теста на распознавание новых объектов. Мыши обычно тратят больше времени на изучение нового объекта, чем знакомого. Мыши, получавшие диету с высоким содержанием соли, не проявили этой склонности. Эта неудача указывает на дефицит памяти на распознавание.

После поведенческого этапа команда исследовала мозг мышей. Они сосредоточились на гиппокампе. Эта область мозга имеет важное значение для обучения и формирования памяти. Исследователи использовали специальные методы окрашивания для визуализации нейронов. Они обнаружили заметное снижение плотности нейронов в субрегионах CA1 и CA3 гиппокампа. Диета с высоким содержанием соли вызвала физически наблюдаемое повреждение мозговой ткани. Эта потеря нейронов дает структурное объяснение проблемам с памятью, наблюдаемым в поведенческих тестах.

Затем ученые проанализировали генетическую активность в гиппокампе. Они выделили РНК из ткани мозга, чтобы определить, какие гены экспрессируются. Они выявили существенные различия между двумя группами.

В группе с высоким содержанием соли гены, связанные с воспалением, были гораздо более активны. Например, ген Il1b продемонстрировал повышенную экспрессию. Известно, что этот ген способствует развитию воспалительных реакций. И наоборот, гены, которые обычно помогают клеткам выживать, были менее активны. Особенно заметно было снижение экспрессии гена Casp4. Этот сдвиг в экспрессии генов указывает на повышенное состояние нейровоспаления.

Одновременно исследователи провели анализ микробиома кишечника. Они секвенировали генетический материал бактерий, обнаруженных в слепой кишке мышей. Этот анализ показал, что диета с высоким содержанием соли изменила разнообразие кишечной микрофлоры. Состав микробного сообщества резко изменился. Увеличилось количество бактерий филума Actinobacteriota. Уменьшилось количество бактерий другого семейства, Prevotellaceae. На уровне родов исследователи отметили увеличение количества таких бактерий, как Dubosiella и Anaeroplasma. Эти изменения указывали на состояние дисбиоза, или микробного дисбаланса.

Последним шагом стало соединение этих двух наборов данных. Исследователи использовали статистические методы для поиска корреляций между кишечной микрофлорой и генами головного мозга. Они обнаружили сильные взаимосвязи. Присутствие определенных кишечных бактерий отражало активность определенных генов гиппокампа. Например, увеличение количества бактерий рода Dubosiella в кишечнике положительно коррелировало с повышением активности воспалительного гена Il1b в головном мозге. Снижение количества полезных бактерий коррелировало с подавлением защитных генов.

Эти корреляции предполагают потенциальный механизм. Диета с высоким содержанием соли изменяет микробиом кишечника. Этот дисбаланс, вероятно, приводит к образованию метаболитов или сигналов, которые поступают в мозг. Там эти сигналы изменяют экспрессию генов в гиппокампе. Это генетическое перепрограммирование способствует формированию воспалительной среды. Со временем это воспаление приводит к гибели нейронов. Потеря этих клеток мозга проявляется в виде тревожности и нарушений памяти, наблюдаемых у мышей.

Исследование подробно рассматривает влияние диеты на мозг, но есть оговорки. Исследование проводилось на мышах. Биологические процессы у грызунов не всегда идеально воспроизводятся у человека. Кроме того, исследование устанавливает корреляцию, но не доказывает причинно-следственную связь. Хотя статистические связи сильны, необходимы дальнейшие исследования для подтверждения того, что бактерии непосредственно вызывают изменения в генах. В текущем исследовании не было получено статистически значимых результатов, но размер выборки был относительно небольшим.

Исследователи планируют устранить эти ограничения в будущих работах. Они намерены провести трансплантацию фекальной микробиоты. Это будет включать перенос кишечных бактерий от мышей, получавших пищу с высоким содержанием соли, к обычным мышам, чтобы проверить, передаются ли симптомы. Они также планируют исследовать эти эффекты на самках мышей, поскольку в данном исследовании использовались только самцы. Они надеются изучить и другие области мозга, помимо гиппокампа. Подтверждение этих механизмов в конечном итоге может привести к разработке новых стратегий защиты когнитивного здоровья с помощью диетических или микробных вмешательств.

* Информация представлена исключительно в ознакомительных целях и не служит рекомендацией для лечения заболеваний