ВЛИЯНИЕ МЕТАБОЛИТА МИКРОБИОТЫ – МАСЛЯНОЙ КИСЛОТЫ НА ПОВЕДЕНЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ, НЕЙРОВОСПАЛЕНИЕ И УРОВЕНЬ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО СТРЕССА ПРИ ДИСБИОЗЕ У МЫШЕЙ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Согласно современным представлениям, состав и разнообразие кишечной микробиоты играют существенную роль в поддержании иммунитета, гомеостаза, и в целом физиологических функций организма хозяина. Дисбаланс оси кишечник-мозг из-за дисбактериоза кишечника связывают с рядом нейродегенеративных заболеваний, включая нарушения памяти и симптомы тревоги/депрессии. Целью настоящего исследования был анализ влияния масляной кислоты – одного из представителей короткоцепочечных жирных кислот, на тревожность и когнитивные функции у мышей после инъекции курса антибиотиков широкого спектра действия. Кроме того, был произведен анализ уровня окислительного стресса и нейровоспаления в тканях мозга и проницаемость гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) у мышей с введением антибиотиков и препарата масляной кислоты. Введение антибиотиков мышам-подросткам в течение двух недель приводило к изменениям в поведении, включая повышение горизонтальной двигательной активности, снижение исследовательской активности, непространственной и пространственной кратковременной памяти. Более того, нами были обнаружены высокий уровень окислительного стресса, нейровоспаление в тканях мозга и усиление проницаемости ГЭБ у мышей, получавших антибиотики. Пероральное введение препарата масляной кислоты предотвращало наблюдаемые изменения и улучшало не только поведенческие нарушения, но и снижало уровень окислительного стресса и воспаления в мозге.

Об авторах

А. Ф. Салихзянова

Казанский федеральный университет

Казань, Россия

А. И. Муллакаева

Казанский федеральный университет

Казань, Россия

И. Ф. Шайдуллов

Казанский федеральный университет

Казань, Россия

Г. Ф. Ситдикова

Казанский федеральный университет

Казань, Россия

О. В. Яковлева

Казанский федеральный университет

Email: olga.jakovleva@kpfu.ru
Казань, Россия

Список литературы

  1. Nay K., Jollet M., Goustard B., Baati N., Vernus B., Pontones M., Lefeuvre-Orfila L., Bendavid C., Rué O., Mariadassou M., Bonnieu A., Ollendorff V., Lepage P., Derbré F., Koechlin-Ramonatxo C. // Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2019. V. 317(1). P. E158–E171.
  2. Li G., Jin B., Fan Z. // Oxid. Med. Cell. Longev. 2022. V. 2022. P. 151191.
  3. Sekirov I., Russell S.L., Antunes L.C., Finlay B.B. // Physiol. Reviews. 2010. V. 90(3). P. 859–904.
  4. Mou Y., Du Y., Zhou L., Yue J., Hu X., Liu Y., Chen S., Lin X., Zhang G., Xiao H., Dong B. // Front. Immunol. 2022. V. 13. P. 796288.
  5. Arslanova A., Tarasova A., Alexandrova A., Novoselova V., Shaidullov I., Khusnutdinova D., Grigoryeva T., Yarullina D., Yakovleva O., Sitdikova G. // Life. 2021 V. 11. P. 764.
  6. Inan M.S., Rasoulpour R.J., Yin L., Hubbard A.K., Rosenberg D.W., Giardina C. // Gastroenterology. 2000. V. 118(4) P. 724–734.
  7. Padmaja S., Green-Johnson J. // J. Immunol. 2015. V. 194(1). P. 196.11.
  8. Постникова Л.Б., Соодаева С.К., Климанов И.А., Кубышева Н.И., Афиногенов К.И., Глухова М.В., Никитина Л.Ю. // Пульмонология. 2017. Т. 27. № 5. С. 664–671.
  9. Sun N., Hu H., Wang F., Li L., Zhu W., Shen Y., Xiu J., Xu Q. // Brain Behav. Immun. 2021. V. 92. P. 102–114.
  10. Kalghatgi S., Spina C.S., Costello J.C., Liesa M., Morones-Ramirez J.R., Slomovic S., Molina A., Shirihai O.S., Collins J.J. // Sci. Transl. Med. 2013. V. 5(192). P. 192ra85.
  11. Espey M.G. // Free Radic. Biol. Med. 2013. V. 55. P. 130–140.
  12. Itoh K., Freter R. // Infect. Immun. 1989. V. 57(2). P. 559–565.
  13. van Deuren T., Blaak E.E., Canfora E.E. // Obes. Rev. 2022. V. 23(10). P. 13498.
  14. Donohoe D.R., Collins L.B., Wali A., Bigler R., Sun W., Bultman S.J. // Mol. Cell. 2012. V. 48(4). P. 612–626.
  15. Rivera-Chávez F., Zhang L.F., Faber F., Lopez C.A., Byndloss M.X., Olsan E.E., Xu G., Velazquez E.M., Lebrilla C.B., Winter S.E., Bäumler A. J. // Cell. Host. Microbe. 2016. V.19. P. 443–454.
  16. Vanhoutvin S.A., Troost F.J., Hamer H.M., Lindsey P.J., Koek G.H., Jonkers D.M., Kodde A., Venema K., Brummer R.J. // PLoS ONE. 2009. V. 4(8). P. e6759.
  17. Shaidullov I.F., Sorokina D.M., Sitdikov F.G., Hermann A., Abdulkhakov S.R., Sitdikova G.F. // BMC Gastroenterol. 2021. V. 21(1). P. 37.
  18. Mitsui R., Ono S., Karaki S., Kuwahara A. // Neurogastroenterol. Motil. 2005. V. 17(4). P. 585–594.
  19. Soret R., Chevalier J., De Coppet P., Poupeau G., Derkinderen P., Segain J.P., Neunlist M. // Gastroenterology. 2010. V. 138(5). P. 1772–1782.
  20. Fukumoto S., Tatewaki M., Yamada T., Fujimiya M., Mantyh C., Voss M., Eubanks S., Harris M., Pappas T.N., Takahashi T. // Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2003. V. 284(5). P. R1269–R1276.
  21. Jama H.A., Rhys‐Jones D., Nakai M., Yao C.K., Climie R.E., Sata Y., Anderson D., Creek D.J., Head G.A., Kaye D.M., Mackay C.R., Muir J., Francine Z., Marques F.Z. // Nature Cardiovascular Research. 2023. V. 2. P. 35–43.
  22. Seefeldt J.M., Homilius C., Hansen J., Lassen T.R., Jespersen N.R., Jensen R.V., Boedtkjer E., Bøtker H.E., Nielsen R. // J. Am. Heart Assoc. 2024. V. 13(9) P. e033744.
  23. Paiva I., Pinho R., Pavlou M.A., Hennion M., Wales P., Schütz A.L., Rajput A., Szego E.M., Kerimoglu C., Gerhardt E., Rego A.C., Fischer A., Bonn S., Outeiro T.F. // Hum. Mol. Genet. 2017. V. 26(12). P. 2231–2246.
  24. Zhou Z., Xu N., Matei N., McBride D.W., Ding Y., Liang H., Tang J., Zhang J. H. // J. Cereb. Blood Flow Metab. 2021. V. 41(2). P. 267–281.
  25. Luo A., Li S., Wang X., Xie Z., Li S., Hua D. // Front. Aging Neurosci. 2021. V. 13. P. 748637.
  26. Leclercq S., Mian F.M., Stanisz A.M., Bindels L.B., Cambier E., Ben-Amram H., Koren O., Forsythe P., Bienenstock J. // Nat. Commun. 2017. V. 8. P.15062.
  27. Fock E., Parnova R. // Cells. 2023. V. 12(4). P. 657.
  28. Desbonnet L., Clarke G., Traplin A., O’Sullivan O., Crispie F., Moloney R.D., Cotter P.D., Dinan T.G., Cryan J.F. // Brain Behav. Immun. 2015. V. 48. P. 165–173.
  29. De Paula Vieira A., de Passillé A.M., Weary D.M. // J. Dairy Sci. 2012. V. 95. P. 5149–5155.
  30. Капица И.Г., Иванова Е.А., Воронина Т.А. // Вестник Московского университета. Серия 16. Биология. 2020. Т. 75. № 2. С. 107–114.
  31. Bourin M., Hascoët M. // Eur. J. Pharmacol. 2003. V. 463. P. 55–65.
  32. Lueptow L.M. // J. Vis. Exp. 2017. V. 126. P. 55718.
  33. Wenk G.L. // Curr. Protoc. Neurosci. 2001. V. 4(1). P. 8.5B.1–8.5A.7.
  34. Ohkawa H., Ohishi N., Yagi K. // Anal. Biochem. 1979. V. 95. P. 351–358.
  35. Razygraev V., Yushina A.D., Titovich I.A. // Bull. Exp. Biol. Med. 2018. V. 165. P. 292–295.
  36. Яковлев А.В., Дмитриева С.А., Краснова А.Н., Яковлева О.В., Ситдикова Г.Ф. // Нейрохимия. 2022. T. 39. № 3. C. 243‒250.
  37. Yusuf M., Kwong, Huat B.T., Hsu A., Whiteman M., Bhatia M., Moore P.K. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2005. V. 333. P. 1146–1152.
  38. Yakovleva O., Bogatova K., Mukhtarova R., Yakovlev A., Shakhmatova V., Gerasimova E., Ziyatdinova G., Hermann A., Sitdikova G. // Biomolecules. 2020. V. 10(7). P. 995.
  39. Goldim M.P., de S. Della Giustina A., Petronilho F. // Curr. Protoc. Immun. 2019. V. 126. P. e83.
  40. Yakovleva O.V., Mullakaeva A.I., Salikhzyanova A.F., Sorokina D.M., Sitdikova G.F. // J. Evol. Biochem. Phys. 2023. V. 59 P. 930–940.
  41. Li N., Han X., Ruan M., Huang F., Yang L., Xu T., Wang H., Wu H., Shi S., Wang Y., Wu X., Wang, S. // Gut Microbes. 2024. V. 16(1). 2402547.
  42. Wang P., Tu K., Cao P., Yang Y., Zhang H., Qiu X.T., Zhang M.M., Wu X.J., Yang H., Chen T. // Mol. Brain. 2021. V. 14. P. 1–10.
  43. Stojanov S., Berlec A., Štrukelj B. // Microorganisms. 2020. V. 8. P. 1–16.
  44. O’Mahony S.M., Felice V.D., Nally K., Savignac H.M., Claesson M.J., Scully P., Woznicki J., Hyland N.P., Shanahan F., Quigley E.M., Marchesi J.R., O’Toole P.W., Dinan T.G., Cryan J.F. // Neuroscience. 2014. V. 277. P. 885–901.
  45. Guida F., Turco F., Iannotta M., De Gregorio D., Palumbo I., Sarnelli G., Furiano A., Napolitano F., Boccella S., Luongo L., Mazzitelli M., Usiello A., De Filippis F., Iannotti F.A., Piscitelli F., Ercolini D., de Novellis V., Di Marzo V., Cuomo R., Maione S. // Brain. Behav. Immun. 2018. V. 67. P. 230–245.
  46. Yarullina D., Novoselova V., Alexandrova A., Arslanova A., Yakovleva O., Shaidullov I., Nikolaev Y., El-Registan G., Kudrin V., Sitdikova G. // Microbiol. Res. 2024. V. 15(3). P. 1471‒1485.
  47. Gareau M.G., Wine E., Rodrigues D.M., Cho J.H., Whary M.T., Philpott D.J., Macqueen G., Sherman P.M. // Gut. 2011. V. 60. P. 307–317.
  48. Fröhlich E.E., Farzi A., Mayerhofer R., Reichmann F., Jačan A., Wagner B., Zinser E., Bordag N., Magnes C., Fröhlich E., Kashofer K., Gorkiewicz G., Holzer P. // Brain Behav. Immun. 2016. V. 56. P. 140–155.
  49. Chen Y., Xu J., Chen Y. // Nutrients. 2021. V. 13. P. 2099.
  50. Yano J.M., Yu K., Donaldson G.P., Shastri G.G., Ann P., Ma L., Nagler C.R., Ismagilov R.F., Mazmanian S.K., Hsiao E.Y. // Cell. 2015. V. 161. P. 264–276.
  51. Su M.S., Schlicht S., Gänzle M.G. // Microb. Cell Fact. 2011. V. 10.
  52. Flint H.J., Scott K.P., Louis P., Duncan S.H. // Nature reviews Gastroenterology & hepatology. 2012. V. 9(10). P. 577–589.
  53. Stefanko D.P., Barrett R.M., Ly A.R., Reolon G.K., Wood M.A // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009. V. 106 (23). P. 9447–9452.
  54. Steckert A.V., Comim C.M., Igna D.M., Dominguini D., Mendonça B.P., Ornell F., Colpo G.D., Gubert C., Kapczinski F., Barichello T., Quevedo J., Dal-Pizzol F. // Neurosci. Lett. 2015. V. 595. P. 134–138.
  55. Palepu M.S.K., Gajula S.N.R., Malleshwari K., Sonti R., Dandekar M.P. // ACS Chem. Neurosci. 2024. V. 15(5). P. 1010–1025.
  56. Kuruvilla K.P., Nandhu M.S., Paul J., Paulose C.S. // J. Neurol. Sci. 2013. V. 331(1-2). P. 31–37.
  57. Wei W., Zhibin X., Wenyi A., Yuanyang D., Bingkun Z. // PLoS One. 2018. V. 13(5). P. e0197762.
  58. Aguilar E.C., dos Santos L.C., Leonel A.J., de Oliveira J.S., Santos E.A., Navia-Pelaez J.M., da Silva J.F., Mendes B.P., Capettini L.S.A., Teixeira L.G., Le mos V.S., Alvarez-Leite J.I. // The Journal of Nutritional Biochemistry. 2016. V. 34. P. 99‒105.
  59. Rosignoli P., Fabiani R., De Bartolomeo A., Spinozzi F., Agea E., Pelli M.A., Morozzi G. // Carcinogenesis. 2001. V. 22. P. 1675–1680.
  60. Sauer J., Richter K.K., Pool-Zobel B.L. // J. Nutr. Biochem. 2007. V. 18. P. 736–745.
  61. Kramer P. // Front. Aging Neurosci. 2021. V. 13. P. 776936.
  62. Blachier F., Mariotti F., Huneau J.F., Tomé D. // Amino Acids. 2007. V. 33(4). P. 547–562.
  63. King A.L., Polhemus D.J., Bhushan S., Otsuka H., Kondo K., Nicholson C.K., Bradley J.M., Islam K.N., Calvert J.W., Tao Y.X., Dugas T.R., Kelley E.E., Elrod J.W., Huang P.L., Wang R., Lefer D.J. // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2014. V. 111(8). P. 3182–3187.
  64. Yakovleva O.V., Ziganshina A.R., Dmitrieva S.A., Arslanova A.N., Yakovlev A.V., Minibayeva F.V., Khaertdinov N.N., Ziyatdinova G.K., Giniatullin R.A., Sitdikova G.F. // Oxid. Med. Cell Longev. 2018. V. 2008. P. 2746873.
  65. Eto K., Asada T., Arima K., Makifuchi T., Kimura H. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2002. V. 293(5). P. 1485–1488.
  66. Hu L.F., Lu M., Tiong C.X., Dawe G.S., Hu G., Bian J.S. // Aging Cell. 2010. V. 9(2). P. 135–146.
  67. LeBlanc J.G., Milani C., de Giori G.S., Sesma F., van Sinderen D., Ventura M. // Curr. Opin. Biotechnol. 2013. V. 24(2). P. 160–168.
  68. Agnew-Blais J.C., Wassertheil-Smoller S., Kang J.H., Hogan P.E., Coker L.H., Snetselaar L.G., Smoller J.W. // J. Acad. Nutr. Diet. 2015. V. 115(2). P. 231–241.
  69. Lee C., Kim B.G., Kim J.H., Chun J., Im J.P., Kim J.S. // Int. Immunopharmacol. 2017. V. 51. P. 47–56.
  70. Lopresti A.L., Maker G.L., Hood S.D., Drummond P.D. // Prog. Neuropsychopharmacol. Biol. Psychiatry. 2014. V. 48. P. 102–111.
  71. Li N., Han X., Ruan M., Huang F., Yang L., Xu T., Wang H., Wu H., Shi S., Wang Y., Wu X., Wang S. // Gut Microbes. 2024. V. 16(1). P. 2402547.
  72. Braniste V., Al-Asmakh M., Kowal C., Anuar F., Abbaspour A., Tóth M., Korecka A., Bakocevic N., Ng L.G., Kundu P., Gulyás B., Halldin C., Hultenby K., Nilsson H., Hebert H., Volpe B.T., Diamond B., Pettersson S. // Sci. Transl. Med. 2014. V. 6(263). P. 263ra158.
  73. Hoyles L., Pontifex M.G., Rodriguez-Ramiro I., Anis-Alavi M.A., Jelane K.S., Snelling T., Solito E., Fonseca S., Carvalho A.L., Carding S.R., Müller M., Glen R.C., Vauzour D., McArthur S. // Microbiome. 2021. V. 9(1). P. 235.
  74. Ramalingam A., Wang X., Gabello M., Valenzano M.C., Soler A.P., Ko A., Morin P.J., Mullin J.M. // Am. J. Physiol. Cell. Physiol. 2010. V. 299(5). P. C1028–C1035.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).