Vilniaus universiteto Gyvybės mokslų centro (VU GMC) neuromokslininko dr. Aurelijaus Buroko kartu su kolegomis iš Ispanijos mokslo institucijų atlikti tyrimai sulaukė tarptautinio dėmesio. Publikacija, kurioje nagrinėjamas ryšys tarp nutukimo ir suprastėjusios atminties, paskelbta prestižiniame neurobiologijos žurnale „Cell Metabolism“. Pasak dr. A. Buroko, šis tyrimas atveria galimybę dar geriau pažinti žarnyno bakterijų (mikrobiotos) įtaką mūsų smegenų veiklai.

Dar vienas tarptautinis įvertinimas

VU GMC mokslininko dr. A. Buroko darbai tarptautinį pripažinimą pelnė jau ne pirmą kartą. Praėjusiais metais jaunojo mokslininko tyrinėjimai buvo įvertinti JAV – už jo publikaciją apie prebiotikų įtaką mikrobiotos–žarnyno–smegenų ašiai tyrėjui įteiktas Somerfeld-Ziskind apdovanojimas.

Po šio apdovanojimo dr. A. Burokas ir toliau gilinasi į mikrobiotos ir žmogaus smegenų ryšį. Naujausias lietuvio kartu su kolegomis iš Ispanijos atliktas tyrimas „Nutukimas pablogina trumpalaikę ir darbinę atmintį per žarnyno mikrofloros aromatinių aminorūgščių apykaitą“ buvo išspausdintas prestižiniame neurobiologijos mokslo žurnale „Cell Metabolism“, kurio citavimo indeksas ypač aukštas.

„Pasaulinio leidinio reakcija į šį tarptautinį tyrimą – aukšto neurobiologijos mokslų lygio Lietuvoje pripažinimas. Už tai noriu padėkoti kolegoms iš Ispanijos, be kurių darbo to nebūtume pasiekę, todėl „Cell Metabolism“ publikacija – neabejotinas ir šių tyrėjų įvertinimas“, – sako neuromokslininkas.

Į pagalbą pasitelkė peles

Kalbėdamas apie naujausią savo tyrimą, dr. A. Burokas pabrėžia, kad jis mokslo pasauliui suteikė visiškai naujų faktų apie mikrobiotą – bakterijų ekosistemą, esančią žmogaus žarnyne. „Iki šiol moksliniai tyrimai nutukimą susiejo su atminties pablogėjimu, tačiau nebuvo aišku, kas konkrečiai antsvorį turinčio žmogaus organizme sukelia procesus, galinčius paveikti trumpalaikę atmintį“, – sako jis.

Vis dėlto lietuvių mokslininkui kartu su kolegomis iš Ispanijos prieš kelerius metus kilo mintis, kad ryšys tarp antsvorio ir suprastėjusios žmogaus smegenų veiklos iš dalies gali būti nulemtas mūsų mikroorganizmų, esančių žarnyne ir per klajoklinį nervą, imuninės sistemos moduliavimą, įvairių metabolitų sintezę galinčių daryti įtaką savo šeimininko biocheminiams procesams ir kartu smegenų veiklai.

Tyrime, vykusiame 2018 m. Ispanijoje, dr. A. Burokas dirbo su pelėmis. Vėliau biocheminius darbus ir duomenų analizę tęsė Lietuvoje, grįžęs pagal Lietuvos mokslo tarybos finansuojamą jaunųjų mokslininkų parsigrąžinimo programą, kuri sudarė sąlygas tyrinėti mikrobiotos reikšmę Alzheimerio ligai ir leido pratęsti šį svarbų tyrimą.

„Pelės, kurias tyrinėjau dar gyvendamas Barselonoje, buvo panaudotos kaip modelis žmogaus mikrobiotos tyrimams. Žmonių su antsvoriu žarnyno ekosistemos, dar kitaip vadinamos mikrobiota, buvo perkeltos į sveikas peles. Jau Lietuvoje, dirbdamas VU GMC ir analizuodamas Barselonoje atliktų tyrimų duomenis, pastebėjau, kad į peles perkelta žmogaus mikrobiota kai kuriais atvejais lėmė šių gyvūnų trumpalaikės atminties susilpnėjimą“, – pasakoja mokslininkas.

Pelės, kurių atminties testų rezultatai buvo aukštesni, turėjo didesnį kiekį gerųjų bakterijų, tokių kaip Akkermansia, Clostridium ir Roseburia, tuo tarpu pelių, kurios šiuose atminties bandymuose gavo prastesnį rezultatą, mikrobiotoje buvo daugiau kito tipo (Bacteroides) bakterijų. Be to, pakito pelių, kurios gavo žarnyno mikrobiotą iš antsvorio turinčių asmenų, aromatinių aminorūgščių metabolizmas, jos turėjo padidėjusią uždegiminių genų raišką specifinėse smegenų srityse. „Taigi tyrimai su pelėmis parodė išties galimą ryšį tarp žarnyno mikroorganizmų ir smegenų veiklos.“

Kolegos patvirtino mikrobiotos reikšmę

Be bandymų su pelėmis, šiame tyrime buvo dirbama ir su žmonėmis, stebimos žmogaus organizmo reakcijos. „Tyrime dalyvavę kolegos iš Ispanijos – mitybos fiziopatologijos tyrėjai, vadovaujami José Fernándezo-Realo iš Biomedicinos tyrimų centro Žironoje, ir neuromokslininkas Rafaelis Maldonado iš Pompeu Fabros universiteto Barselonoje – dirbo su 116 žmonių, įdarbintų šiame projekte“, – pasakoja dr. A. Burokas.

Ispanijos mokslininkai įvertino eksperimento dalyvių atmintį, o tada išanalizavo jų mikrobiotą. Įdomiausia, kad atminties testo rezultatus buvo galima susieti su skirtingomis bakterijomis mikrobiotoje. Paaiškėjo, kad daugiau bakterijų iš kelių mikroorganizmų šeimų (Clostridium, Ruminococcus, Eubacterium ir Selenomonadaceae), priskiriamų gerosioms bakterijoms, turėjo žmonės, kurių mokymosi ir žodinės atminties testų rezultatai buvo geri, o dalyviai, kurių organizme buvo Bacteroides ir Protobacteria, susijusių su vitaminų B6 ir B12 bei folio rūgšties (vitamino B9) skaidymu, pasižymėjo prastesniais atminties testų rezultatais.

Be to, tyrimai parodė, kad didelį antsvorį turintys žmonės ne tik testus, kur reikalinga trumpalaikė atmintis, atliko prasčiau, bet ir jų kraujyje aptikta mažiau triptofano – vienos iš nepakeičiamųjų aminorūgščių, svarbios serotonino sintezei. Jos apykaita taip pat labai priklauso nuo žarnyno mikrobiotos.

Svarbu pamatyti visus procesus

Tyrimas neapsiribojo atminties testais, kraujo ir žarnyno mikrobiotos tyrimais. Mokslininkams buvo svarbu pamatyti ir procesus, vykstančius smegenyse.

„Po atminties testų, kraujo ir mikrobiotos tyrimų vyko dar vienas svarbus šio eksperimento etapas – kolegos iš Ispanijos išanalizavo dalyvių smegenų magnetinio rezonanso tomografijos rezultatus, kad įvertintų įvairių smegenų sričių, susijusių su trumpalaike ir darbine atmintimi, tūrį. Visų asmenų trumpalaikė atmintis buvo siejama su tam tikromis hipokampo sritimis, o darbinė atmintis, reikalinga trumpalaikiam informacijos saugojimui ir jos išgavimui, – su konkrečiomis kaktinės skilties sritimis“, – pasakoja neuromokslininkas.

Nustatyta, kad žmonėms, turintiems didesnį kairįjį hipokampą ir geresnius atminties testo rezultatus, būdinga didesnė gerųjų bakterijų, tokių kaip Roseburia, gausa mikrobiotoje, taip pat mažesnis Bacteroides kiekis. Panašiai  asmenims, kuriems nustatytas padidėjęs tūris konkrečiuose kaktinės skilties srityse, buvo būdingas didesnis Acetitomaculum ruminis ir mažesnis Bacteroides kiekis mikrobiotoje. Pasak dr. A. Buroko, tiek tyrimai su pelėmis, tiek žmogaus kūno rodiklių analizė parodė tą patį – antsvoris susijęs su trumpalaikės atminties suprastėjimu, o šį ryšį gali lemti mūsų mikrobiota.

„Šis atradimas atskleidžia įdomias žarnyno mikrobiotos sudėties ir pažinimo veiklos sąsajas ir padeda geriau suprasti medžiagų apykaitos dialogą tarp mūsų smegenų ir su mumis gyvenančių bakterijų. Mūsų tyrimo išvados, paskelbtos „Cell Metabolism“, rodo, kad žarnyno mikrobiota gali būti taikinys, norint padėti gydyti atminties sutrikimus, ypač žmonėms, turintiems antsvorio“, – sako dr. A. Burokas.

VU GMC mokslininkas įsitikinęs, kad pacientams, turintiems kognityvinių pakitimų ir antsvorį, terapiniais tikslais modifikuota mikrobiota padėtų pagerinti gyvenimo kokybę. „Neabejoju, kad šią temą verta toliau tyrinėti. Planuojame tęsti pradėtus darbus. Lietuvoje vykdome šios srities projektą „Žarnyno mikrobiotos žymenys, sergant autizmo spektro ligomis“, kuriame aktyviai bendradarbiausime su VU ligoninės Santaros klinikų medikais, vadovaujamais prof. Vaidoto Urbono. Ypač daug dėmesio skiriame mikrobiotos, žarnyno ir smegenų ryšio įtakai tokioms ligoms kaip Alzheimeris ir autizmas. Galbūt vieną dieną mums pavys rasti būdą įveikti šias ligas“, – viliasi dr. A Burokas.