Антибиотики снижают нейровоспаление при травме мозга, но нарушают барьерную функцию кишечника

Выздоровление после травматического повреждения головного мозга (ТПГМ) зависит от многих факторов. Одним из них является нейровоспаление, которое играет важную роль в нейродегенеративных процессах. ТПГМ влияет не только на сам мозг, но и на все тело. Так, было показано, что после травмы может развиться воспаление кишечника и дисбиоз. В свою очередь, микробы кишечника влияет на мозг через ось микробиота-кишечник-мозг, в частности, на такие процессы, как нейрогенез, выработка цитокинов и активация микроглии. В этом случае дисбиоз может ухудшить нейровоспаление.

Ранее было показано, что дисбиоз после ТПГМ выражался в снижении количества полезных микроорганизмов, таких как Lactobacillus gasseri, Ruminococcus flavefaciens и Eubacterium ventriosum, и ростом количества оппортунистических патогенов, таких как Clostridiales и Enterococcus. В новой работе исследователи из США выяснили, как дисбиоз, вызванный ТПГМ, влияет на ответ на последующие травмы, а также прояснили роль антибиотиков при выздоровлении.

Мышам давали антибиотики широкого спектра действия с водой. Микробная нагрузка в кишечнике снижалась уже через день. Через три дня происходило ремоделирование микробиоты, через пять состояние стабилизировалось. Некоторым мышам спустя три дня после начала курса антибиотиков наносили ТПГМ, еще для подгруппы травму повторяли через спустя 38 дней. Через 5 дней после травмы оценивали состояние мозга. Гистологический анализ показал, что в результате двойной травмы повреждение мозга было менее выраженным у мышей, получивших антибиотики. Более того, антибиотики снижали уровень апоптоза в мозге.

У мышей при травме активировалась микроглия, но антибиотики снижали уровень этой активации. То есть антибиотики обладали противовоспалительным эффектом. Были и другие признаки подавления воспаления, такие как снижение уровней мРНК провоспалительных цитокинов IL-6 и TNFα под действием антибиотиков. После травмы в мозг мышей проникали макрофаги, активнее всего — после повторной травмы без антибиотиков.

Самая выраженная активация астроцитов наблюдалась при повторной травме без воздействия антибиотиков. Схожие результаты были показаны для инфильтрации нейтрофилов и моноцитов.

После повторной ТПГМ значительно снижалось альфа-разнообразие микробиоты кишечника через 1 и 5 дней, тогда как после однократной травмы и антибиотиков альфа-разнообразие оставалось по больше части стабильным. Травма мозга и антибиотики снижали бета-разнообразие, и в сочетании давали наибольший эффект на этот параметр.

Под действием антибиотика росло количество бактерий родов Akkermansia и Ligilactobacillus и снижалось количество Romboustia и Faecalibaculum. В группе антибиотик плюс однократная травма мозга росло количество Akkermansia и Parasutterella. При повторной травме и воздействии антибиотика снижалось число Dubosiella и повышалось — Parasutterella и Bacteroides. После повторной травмы без антибиотика наблюдалась иная картина — росло количество бактерий родов Lawsonibacter, Schaedlerella, Akkermansia, Bacteroides, Acutalibacter и Alistipes, снижалось количество бактерий родов Clostridium, Lactobacillus и Turicibacter, то есть выраженный дисбиоз. Одновременно снижалось количество короткоцепочечных жирных кислот (кроме изобутирата). Однако уровни этих метаболитов снижались и под действием антибиотика.

У групп мышей, получивших антибиотик, в микробиоте преобладала бактерия Lactobacillus johnsonii, предположительно, обладающая нейропротективными свойствами.

В группах ТПГМ наблюдались более короткие и менее организованные ворсинки кишечника, снижение количества бокаловидных клеток и выработки муцина в криптах и ​​ворсинках. Эти клетки — ключевые компоненты слизистого барьера и играют важную роль в защите организма от кишечных патогенов. Кратковременный курс антибиотика тоже способствовал потере бокаловидных клеток.

В опытах на мышах без собственной микробиоты было показано, что травма мозга приводила к появлению более серьезных повреждений. У них же были более активными микроглия и астроциты в мозге после травмы.

Таким образом, антибиотики подавляли нейровоспаление и защищали мозг при травме. Однако они же снижали число бокаловидных клеток, разнообразие микробиоты и количество короткоцепочечных жирных кислот. Все это может нарушать уже подорванную барьерную функцию кишечника. Авторы не рекомендуют использование антибиотиков широкого спектра действия для терапии травмы мозга, а для профилактики инфекции советуют более направленный подход.

Назальный спрей с антителами против CD3 снизил нейровоспаление после черепно-мозговой травмы у мышей