Бактерии во рту могут быть связаны с памятью и риском деменции

Учёные обнаружили связь между составом микробиома полости рта, когнитивными функциями и обменом оксида азота. Возможно, некоторые бактерии участвуют в механизмах, поддерживающих работу мозга.

Что обнаружили в слюне 115 человек

Исследователи из Великобритании изучили микробиом полости рта людей старше 50 лет. Микробиом — это совокупность микроорганизмов, живущих в определённой среде, в данном случае во рту.

Первоначально в исследование включили 120 человек. После исключения пяти образцов недостаточного качества в окончательный анализ вошли 115 участников.

Из них 60 человек имели сохранные когнитивные функции, а у 55 наблюдались признаки умеренного когнитивного нарушения.

Умеренное когнитивное нарушение — состояние, при котором память, внимание или другие интеллектуальные способности уже ухудшились сильнее, чем ожидается при обычном старении, но человек сохраняет способность самостоятельно справляться с большинством повседневных задач.

Такое состояние не обязательно переходит в деменцию, хотя вероятность её развития у этих людей повышена.

Учёные сравнили состав бактерий в образцах слюны, концентрации нитратов и нитритов, а также результаты тестов, оценивающих память, внимание и исполнительные функции.

Исполнительные функции — это способности, позволяющие планировать действия, переключаться между задачами, контролировать поведение и принимать решения.

Выяснилось, что определённые сочетания бактерий связаны с различиями в результатах этих тестов.

Какие бактерии оказались связаны с лучшей памятью

Особое внимание исследователей привлекли бактерии родов Neisseria и Haemophilus.

У участников с умеренными когнитивными нарушениями более высокая относительная численность этих микроорганизмов была связана с лучшими показателями исполнительных функций, рабочей памяти и зрительного внимания.

Рабочая память позволяет удерживать информацию в течение короткого времени и использовать её для решения текущей задачи. Например, запомнить несколько цифр, пока человек выполняет вычисление в уме.

Бактерии Neisseria и Haemophilus нередко встречались совместно, образуя устойчивое микробное сообщество.

Именно это сочетание представляло особый интерес.

У людей с когнитивными нарушениями более выраженное присутствие такого сообщества сопровождалось не только лучшими результатами некоторых тестов, но и более высокой концентрацией нитрита в слюне.

Это наблюдение подсказало исследователям возможный биологический механизм.

Как овощи, бактерии и оксид азота связаны между собой

Одна из важных функций бактерий полости рта заключается в переработке нитратов, поступающих с пищей.

Нитраты содержатся во многих овощах, особенно в свёкле, шпинате, рукколе и других листовых овощах.

После употребления пищи часть нитратов всасывается в кровь, затем захватывается слюнными железами и вновь поступает в полость рта со слюной.

Здесь начинается важный этап.

Некоторые бактерии способны превращать нитраты в нитриты. Далее нитриты могут участвовать в образовании оксида азота в различных тканях организма.

Оксид азота — небольшая сигнальная молекула, которая помогает регулировать тонус кровеносных сосудов.

Когда его действие приводит к расслаблению гладких мышц сосудистой стенки, сосуды расширяются и сопротивление кровотоку уменьшается.

Но этим функции оксида азота не ограничиваются.

В нервной системе он также участвует в передаче сигналов между клетками и процессах синаптической пластичности — способности нервных связей изменяться под влиянием опыта и обучения.

Таким образом, существует биологически правдоподобная последовательность:

Пищевые нитраты → бактерии полости рта → нитриты → оксид азота → регуляция сосудистых и нервных процессов.

Особенно интересно, что в этой последовательности бактерии выполняют функцию, которую человеческий организм не может полностью воспроизвести самостоятельно.

У человека существуют и другие механизмы образования оксида азота, прежде всего с участием ферментов NO-синтаз. Но бактериальный путь создаёт дополнительный источник этой молекулы.

Следовательно, состав микробиома потенциально способен влиять на доступность оксида азота в организме.

При этом исследование не доказало, что именно этот механизм объясняет различия в памяти между участниками.

Более того, средние концентрации нитратов и нитритов в слюне существенно не различались между группами с сохранными и нарушенными когнитивными функциями.

Связь обнаруживалась прежде всего при анализе отдельных бактериальных сообществ и их взаимодействия с биохимическими показателями.

Почему некоторые бактерии связаны с когнитивным снижением

Не все микроорганизмы полости рта демонстрировали благоприятные ассоциации.

Бактерии рода Porphyromonas чаще обнаруживались у участников с умеренными когнитивными нарушениями.

Некоторые представители этого рода, особенно Porphyromonas gingivalis, связаны с заболеваниями тканей пародонта — структур, удерживающих зубы.

При заболеваниях пародонта бактерии могут поддерживать хроническое воспаление и повреждение окружающих тканей.

Воспалительные процессы рассматриваются как один из возможных механизмов связи между состоянием полости рта и здоровьем нервной системы.

Однако здесь важно различать два утверждения.

Первое: определённые бактерии связаны с воспалительными заболеваниями дёсен, а изменения их распространённости наблюдаются при когнитивных нарушениях.

Второе: эти бактерии непосредственно вызывают снижение памяти или болезнь Альцгеймера.

Первое утверждение согласуется с существующими исследованиями.

Второе пока не доказано.

Учёные также обнаружили интересную связь с бактериями рода Prevotella.

Сообщество, в котором преобладали эти микроорганизмы, было связано с более низкой доступностью нитратов в слюне у участников с когнитивными нарушениями.

Но наиболее неожиданное наблюдение касалось генетической предрасположенности к болезни Альцгеймера.

При чём здесь ген APOE4

Ген APOE участвует в обмене липидов и существует в нескольких распространённых вариантах.

Один из них, APOE4, связан с повышенной вероятностью развития болезни Альцгеймера.

Однако наличие APOE4 не означает, что заболевание обязательно возникнет.

Риск зависит от множества факторов, включая возраст, состояние сосудов, другие генетические особенности и образ жизни.

Исследователи сравнили состав микробиома у участников с умеренными когнитивными нарушениями, имевших и не имевших вариант APOE4.

Для окончательного анализа генетических подгрупп использовали данные 33 человек.

Оказалось, что бактерия Prevotella intermedia чаще встречалась у носителей APOE4.

Это особенно интересно потому, что генетический вариант присутствует у человека на протяжении всей жизни, тогда как состав микробиома может изменяться.

Следовательно, исследование выявляет возможную связь между наследственной предрасположенностью и состоянием микробной экосистемы полости рта.

Но механизм этой связи пока неизвестен.

Нельзя утверждать, что Prevotella intermedia повышает риск болезни Альцгеймера или что APOE4 непосредственно способствует размножению этой бактерии.

Возможно, обе особенности связаны через другие физиологические процессы.

Можно ли определить риск деменции по анализу слюны

Именно здесь исследование приобретает потенциальное практическое значение.

Слюну относительно легко собирать. В отличие от многих медицинских процедур, получение образца не требует сложного оборудования или инвазивного вмешательства.

Если определённые сочетания бактерий действительно окажутся устойчивыми маркерами когнитивного состояния, анализ микробиома теоретически может стать дополнительным инструментом оценки риска.

Например, в будущем исследование слюны могло бы помогать выявлять людей, которым требуется более подробное обследование памяти и внимания.

Однако до такого применения ещё далеко.

В исследовании участвовали всего 115 человек, а генетический анализ проводился на значительно меньшей выборке.

Кроме того, работа носила наблюдательный характер.

Учёные сравнивали показатели участников в определённый момент времени, но не проверяли, предсказывает ли состав микробиома последующее развитие деменции.

Поэтому пока невозможно определить, являются ли изменения бактерий причиной когнитивных нарушений, их следствием или результатом действия общих факторов.

Например, снижение когнитивных функций может сопровождаться изменением питания, гигиены полости рта и общего состояния здоровья. Всё это потенциально влияет на микробиом.

Неизвестно также, насколько точно бактериальные показатели способны отличать людей с когнитивными нарушениями от здоровых при применении вне исследовательской выборки.

Можно ли изменить бактерии и улучшить работу мозга

Следующий вопрос возникает естественным образом.

Если некоторые бактерии связаны с лучшими когнитивными показателями, можно ли увеличить их количество и тем самым защитить мозг?

Теоретически состав микробиома полости рта поддаётся изменению.

На него влияют питание, состояние зубов и дёсен, заболевания, лекарственные препараты и другие факторы.

Исследователи рассматривают возможность воздействия на микробные сообщества, участвующие в обмене нитратов.

В частности, интерес представляют подходы, способные поддерживать бактерии Neisseria и Haemophilus и изменять баланс других микроорганизмов.

Но исследование PNAS Nexus не проверяло эффективность таких вмешательств.

Участникам не назначали специальные пробиотики, не изменяли целенаправленно состав микробиома и не оценивали, предотвращают ли подобные изменения когнитивное снижение.

Поэтому рекомендовать определённые бактериальные препараты или специальные способы изменения микробиома для профилактики деменции на основании этих результатов нельзя.

Не следует также считать все бактерии одного рода полезными или вредными: их свойства могут существенно различаться на уровне отдельных видов и штаммов.

Практический смысл исследования заключается прежде всего в расширении понимания возможных механизмов, связывающих питание, микробиом и работу мозга.

Почему это открывает новое направление исследований

Долгое время при изучении деменции основное внимание уделялось изменениям непосредственно в головном мозге.

Исследователи изучали накопление патологических белков, повреждение нейронов, сосудистые нарушения и хроническое воспаление.

Сегодня становится всё очевиднее, что состояние нервной системы необходимо рассматривать в контексте процессов, происходящих во всём организме.

Микробиом кишечника уже стал важным направлением таких исследований.

Теперь внимание привлекает и микробиом полости рта.

Его особенность заключается в том, что некоторые бактерии непосредственно участвуют в обмене веществ, влияющих на сосудистые и нервные функции.

Но чтобы понять клиническое значение обнаруженных связей, необходимы дальнейшие исследования.

Прежде всего предстоит выяснить, сохраняются ли эти закономерности в более крупных и разнообразных группах населения.

Затем потребуется наблюдать за участниками в течение нескольких лет, чтобы определить, предшествуют ли изменения микробиома когнитивному снижению.

И наконец, экспериментальные исследования должны показать, может ли целенаправленное изменение бактериального состава действительно улучшать когнитивные показатели или снижать вероятность развития деменции.

Только после этого можно будет говорить о новых подходах к профилактике.