Нейрофармакология бутирата: основа оси «микробиота — кишечник — мозг»?

Ряд данных свидетельствует о том, что метаболиты микроорганизмов влияют на функции мозга и поведение. К важнейшим продуктам жизнедеятельности микробиоты относятся короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК), в том числе масляная кислота. Бутират — функционально универсальная молекула, образующаяся в кишечнике млекопитающих при ферментации пищевых волокон и содержащаяся в высоких концентрациях в сливочном масле и других молочных продуктах. Бутират, другие КЦЖК, образующиеся при ферментации (например, ацетат и пропионат), а также структурно родственные им кетоновые тела (например, ацетоацетат и D-β-гидроксибутират) демонстрируют перспективные эффекты при различных заболеваниях, включая ожирение, сахарный диабет, воспалительные заболевания, в том числе воспалительные заболевания кишечника, колоректальный рак, а также неврологические расстройства. Доказано, что энергетический обмен и иммунные функции организма критически зависят от бутирата, выступающего мощным регулятором; это подчёркивает его роль в качестве ключевого посредника взаимодействия организма и микробиоты. Помимо воздействия на специфические рецепторы (GPR43/FFAR2, GPR41/FFAR3, GPR109a/HCAR2) и транспортёры (MCT1/SLC16A1, SMCT1/SLC5A8), эффекты бутирата обусловлены его использованием в качестве источника энергии в процессе β-окисления, а также ингибированием гистондеацетилаз (HDAC), что способствует ацетилированию гистонов и активации экспрессии генов в клетках организма-хозяина. Последнее свойство послужило основанием для применения бутирата в качестве экспериментального препарата в моделях неврологических расстройств — от депрессии до нейродегенеративных заболеваний и когнитивных нарушений. В настоящем обзоре критически проанализированы данные о бутирате и его влиянии на различные аспекты физиологии организма с акцентом на функции мозга и поведение. Выявлены принципиальные различия между действием естественного бутирата в физиологических концентрациях и его применением в нейрофармакологических исследованиях в высоких, супрафизиологических дозах. Наконец, мы выдвигаем гипотезу о том, что бутират и другие летучие КЦЖК, образующиеся под действием микроорганизмов, могут участвовать в регуляции влияния микробиома на поведение, включая социальную коммуникацию.