Системное исследование анксиолитических взаимодействий кишечника и мозга, индуцированных парапробиотиком Lactobacillus brevis SBC8803, у рыбок данио-рерио

Введение: Тревожные расстройства относятся к наиболее распространённым психическим заболеваниям в мире, а интерес к психобиотикам — живым или инактивированным микроорганизмам, благоприятно регулирующим ось «микробиота — кишечник — мозг», — растёт. Термически инактивированный SBC8803 усиливает серотонинергическую передачу (серотонин, или 5-гидрокситриптамин; 5-HT) и уменьшает выраженность связанных со стрессом фенотипов у млекопитающих, однако механизмы взаимодействия кишечника и мозга, опосредующие эти эффекты, остаются недостаточно изученными. В настоящем исследовании оценивали анксиолитические эффекты перорального введения SBC8803 взрослым рыбкам данио-рерио и лежащие в их основе молекулярные механизмы.

Методы: Взрослых самцов рыбок данио-рерио линии AB в течение 4 недель кормили рационом, содержащим термически инактивированный SBC8803; тревожноподобное поведение оценивали с помощью теста нового аквариума. Для изучения лежащих в основе механизмов выполняли секвенирование РНК мозга и ампликонное секвенирование участка V3–V4 16S рРНК содержимого кишечника с последующим интегративным мультиомным анализом, включая анализ вариабельности наборов генов (Gene Set Variation Analysis, GSVA) в сочетании с интеграцией данных на основе DIABLO и анализом корреляций остатков.

Результаты: У рыб, получавших SBC8803, отмечались более короткая задержка перед выходом в верхнюю половину аквариума и более частые заходы в эту область, что соответствовало уменьшению тревожноподобного поведения. Транскриптомное профилирование мозга выявило дифференциально экспрессируемые гены и обогащение сигнальных путей серотониновых рецепторов, CREB и окситоцина, что указывало на усиление моноаминергической передачи и сигнальных процессов, связанных с нейропластичностью. Функциональное прогнозирование микробиома показало связанные с SBC8803 изменения метаболизма липидов и витаминов, включая пути обмена рибофлавина (витамина B2) и триптофана. Сочетание GSVA с интеграцией данных на основе DIABLO выявило согласованные изменения метаболических путей микроорганизмов и сигнальных путей мозга, соответствующие оси «витамины группы B — серотонин — противовоспалительные механизмы», связывающей метаболизм кишечника с нейрональной регуляцией. Кроме того, анализ корреляций остатков выявил исходное сопряжение кишечника и мозга, не зависящее от эффекта SBC8803, включая взаимосвязь между метаболизмом арахидоновой кислоты в мозге и метаболизмом гистидина в кишечнике.

Выводы: Полученные данные подтверждают биологическую обоснованность взаимодействий, связанных с введением SBC8803 и выявленных при мультиомном анализе. Они указывают на то, что парапробиотик SBC8803 может оказывать анксиолитикоподобное действие у рыбок данио-рерио и изменять состояние сетей взаимодействия кишечника и мозга на поведенческом, микробном и транскриптомном уровнях, создавая потенциальную механистическую основу для рассмотрения термически инактивированного SBC8803 в качестве кандидата в психобиотики при состояниях, связанных с тревогой.