Использование фармабиотика на основе штамма Lactobacillus fermentum U21 с целью модуляции нейродегенеративного процесса при экспериментальном паркинсонизме

Даниленко В.Н.; Ставровская А.В.; Воронков Д.Н.; Гущина А.С.; Марсова М.В.; Ямщикова Н.Г.; Ольшанский А.С.; Иванов М.В.; Иллариошкин С.Н.

ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

Экспериментальная неврология

Использование фармабиотика на основе штамма Lactobacillus fermentum U-21 с целью модуляции нейродегенеративного процесса при экспериментальном паркинсонизме

В.Н. Даниленко1, А.В. Ставровская2, Д.Н. Воронков2, А.С. Гущина2, М.В. Марсова1, Н.Г. Ямщикова2, А.С. Ольшанский2,

М.В. Иванов2, С.Н. Иллариошкин2

ФГБУН«Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова» РАН, Москва, Россия; 2ФГБНУ «Научный центр неврологии», Москва, Россия

Введение. В экспериментальных и клинических исследованиях неоднократно показано взаимное влияние состояния кишечной микробиоты и нервной системы, при этом выявлена четкая связь изменений микробиоты с развитием нейродегенеративного процесса. Предполагается, что нарушение микрофлоры и воспаление провоцируют распространение патологических форм а-синуклеина в нервной системе, что признается основной причиной нейродегенерации при болезни Паркинсона.

Цель исследования: выявление эффектов препарата-фармабиотика на основе штамма Lactobacillus fermentum U-21 при введении крысам Вистар индуктора паркинсонизма — параквата.

Материал и методы. Две группы животных на фоне внутрибрюшинных инъекций параквата (8 доз по 10 мг/кг, через день в течение 15 дней) получали перорально 0,9% NaCl или препарат U-21 ежедневно в течение 15 дней, а контрольные группы получали инъекции 0,9% NaCl и перорально U-21 или 0,9% NaCl в том же режиме. Двигательную активность исследовали в тестах «открытое поле» и «сужающаяся дорожка». Морфологически оценивали изменения позитивных к тирозингидроксилазе волокон энтеральных сплетений и количество бокаловидных клеток ворсин тонкого кишечника.

Результаты. Введение параквата приводило к прогрессирующей гибели животных, но применение U-21 увеличивало их выживаемость и сохраняло двигательную активность на уровне контрольных крыс. Пероральное введение только фармабиотика не влияло на двигательную активность животных. Паракват снижал плотность позитивных к тирозингидроксилазе волокон и увеличивал число бокаловидных клеток, а исследуемый препарат частично ослаблял изменения, выявляемые под действием параквата.

Заключение. Препарат U-21 показал высокую биологическую активность на нейротоксической модели паркинсонизма, что обосновывает дальнейшие расширенные исследования его эффектов.

Ключевые слова: энтеральная нервная система; паркинсонизм; пробиотик; модели на животных; паракват; Lactobacillus. Источник финансирования. Работа поддержана грантом Российского научного фонда № 19-15-00320.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Адрес для корреспонденции: 125367, Москва, Волоколамское шоссе, д. 80. ФГБНУ НЦН. E-mail: alla_stav@mail.ru. Ставровская А.В.

Для цитирования: Даниленко В.Н., Ставровская А.В., Воронков Д.Н., Гущина А.С., Марсова М.В., Ямщикова Н.Г., Ольшанский А.С., Иванов М.В., Иллариошкин С.Н. Использование фармабиотика на основе штамма Lactobacillus fermentum U-21 с целью модуляции нейродегенеративного процесса при экспериментальном паркинсонизме. Анналы клинической и экспериментальной неврологии 2020; 14(1): 62-69.

DOI: 10.25692/ACEN.2020.1.7

Поступила 27.08.2019 / Принята в печать 16.12.2019

The use of a pharmabiotic based on the Lactobacillus fermentum U-21 strain to modulate the neurodegenerative process in an experimental model of Parkinson's disease

_ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ. Экспериментальная неврология

Модуляция нейродегенеративного процесса при паркинсонизме

Valery N. Danilenko1, Alla V. Stavrovskaya2, Dmitriy N. Voronkov2, Anastasiya S. Gushchina2, Maria V. Marsova1, Nina G. Yamshchikova2, Аrtyem S. Ol'shansky2, M.V. Ivanov2, Sergey N. Illarioshkin2

Vavilov Institute of General Genetics, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia; 2Research Center of Neurology, Moscow, Russia

Introduction. Experimental and clinical studies have repeatedly shown the interplay between the intestinal microbiota properties and the nervous system, with a clear link established between changes in microbiota and the development of a neurodegenerative process. It is thought that inflammation and microbiota disturbances provoke the spread of pathological forms of a-synuclein in the nervous system, which is recognized as the main cause of neurodegeneration in Parkinson disease (PD).

Aim of the study: to identify the effect of a pharmabiotic based on a Lactobacillus fermentum U-21 strain in Wistar rats with paraquat-induced parkinsonism. Materials and methods. Two groups of animals received intra-abdominal paraquat injections (8 doses of 10 mg/kg, every second day for 15 days) and then received orally either a 0.9% NaCl solution, or the U-21 preparation daily for 15 days. The control groups received 0.9% NaCl injections and either a U-21 preparation, or a 0.9% NaCl solution orally under the same regimen. Motor activity was tested in the open field and narrowing beam walking tests. Changes in tyrosine hydroxylase positive enteric plexus fibers and the in quantity of intestinal villi goblet cells were measured morphologically.

Results. Paraquat administration led to a gradual animal death, however, administration of the U-21 increased their survival rate and preserved their motor activity at the level of the control rats. Oral administration of the pharmabiotic only did not alter the animals' motor activity. Paraquat reduced density of the tyrosine hydroxylase positive fibers and increased the number of goblet cells, while the study drug partially diminished the changes induced by paraquat. Conclusion. The U-21 preparation demonstrated high biological activity in the neurotoxin-induced model of PD, which justifies further, extended studies of its effects.

Keywords: enteric nervous system; Parkinson's disease; probiotic; animal models; paraquat; Lactobacillus.

Acknowledgments. This study was supported by a grant from the Russian Science Foundation No. 19-15-00320.

Conflict of interest. The authors declare no apparent or potential conflicts of interest related to the publication of this article.

For correspondence: 125367, Russia, Moscow, Volokolamskoye shosse, 80. Research Center of Neurology. E-mail: alla_stav@mail.ru.

Stavrovskaya A.V.

For citation: Danilenko V.N., Stavrovskaya A.V., Voronkov D.N., Gushchina A.S., Marsova M.V., Yamshchikova N.G., Ol'shansky A.S., Ivanov M.V., Illarioshkin S.N. [The use of a pharmabiotic based on the Lactobacillus fermentum U-21 strain to modulate the neurodegenerative process in an experimental model of Parkinson's disease]. Annals of clinical and experimental neurology 2020; 14(1): 62-69. (In Russ.)

DOI: 10.25692/ACEN.2020.1.6

Received 27.08.2019 / Accepted 16.12.2019

Введение

Одним из наиболее распространенных нейродегенера-тивных заболеваний, особенно у пациентов пожилого возраста, является болезнь Паркинсона (БП), по частоте встречаемости уступающая только болезни Альцгеймера

[1]. Число больных БП к настоящему моменту превышает 5 млн по всему миру и, предположительно, удвоится в ближайшие десятилетия в связи с увеличением продолжительности жизни населения. У большинства пациентов (более 90% случаев) имеет место спорадическая форма БП

[2], и только около 5% зарегистрированных случаев имеют моногенную природу и связаны с наследуемыми мутациями [3, 4].

БП является ведущим заболеванием из группы расстройств движений [5]. Моторные симптомы вызваны, главным образом, гибелью дофаминергических нейронов в компактной части черной субстанции мозга [6] и, соответственно, значительным снижением уровня дофамина в дорсальном стриатуме [7]. Дисфункция моторики проявляется у пациентов на поздних стадиях развития заболевания, когда утрачено более 50% дофаминергических нейронов. Однако при БП нарушается работа и вегетативной нервной системы в ее периферическом звене (вегетативные нейроны и терминали в различных органах) [6, 8], вследствие чего у значительного числа больных БП наблюдаются немоторные симптомы, в том числе нарушения функций желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), потовых и слюнных желез, симпатическая денервация миокарда, эректильная дис-

функция и т.д. Желудочно-кишечные симптомы наиболее часто представлены в виде дисфагии, запоров, затруднённой дефекации; они встречаются более чем у половины больных и зачастую проявляются задолго до манифестации первых моторных симптомов.

В последние годы всё большее внимание исследователей привлекает влияние кишечной микробиоты на развитие нейродегенеративных процессов. В ряде работ выявлены специфические изменения состава микробиоты при БП [9-12]. Показано, что при развитии паркинсонизма изменяется видовой состав микробиоты и количественное соотношение различных штаммов [13-15]. Предполагается, что воспалительный процесс, вызванный нарушением состава кишечной микрофлоры, может служить триггером, запускающим процесс патологической агрегации и распространения а-синуклеина — одного из патоморфоло-гических маркеров БП, из энтеральной нервной системы в центральную [16-18].

В связи с вышесказанным применение фармабиотиков, потенциально способных обеспечить восстановление нормальной микрофлоры и способных синтезировать комплекс веществ, обладающих антиоксидантными и иммуно-модулирующими свойствами, представляет несомненный интерес в качестве дополнительной опции в терапии БП [19, 11]. Важное значение имеет изучение влияния фарма-биотиков с заданными свойствами на симптомы заболевания у модельных животных. Известно, что хроническое системное воздействие ротенона, параквата (Рф и других

подобных токсических соединений воспроизводит в эксперименте многие клинические, нейрохимические и пато-морфологические характеристики БП [20, 21].

В нашей работе применяли хроническое системное введение Pq в дозе 10 мг/кг и лиофильно высушенную культуру пробиотического штамма Lactobacillus fermentum U-2l в дозе 108 КОЕ. Предварительно штамм был отобран в лаборатории генетики микроорганизмов Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН как препарат, обладающий антиоксидантной активностью на модели трансгенных светящихся бактерий E. coli [22] и при Pq-индуцированном оксидативном стрессе на модели нематоды C. elegans [23]. Эти результаты явились обоснованием проведения аналогичного эксперимента на животных [24].

Целью данной работы является выявление эффектов пре-парата-фармабиотика на основе штамма Lactobacillus fermentum U-21 при моделировании БП с помощью нейроток-сина Pq.

Материалы и методы_

Штамм Lactobacillus fermentum U-21, использованный в настоящей работе, выделен в 2010 г. из фекалий здорового мужчины, жителя центрально-европейской части России, который на момент обследования был клинически здоров и не имел в анамнезе инфекционных и соматических заболеваний. Была проведена видовая идентификация по биохимическим, морфологическим и генетическим признакам, позже подтвержденная определением нуклеотидной последовательности его ДНК. Штамм L. fermentum U-21 был депонирован во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов под номером B-12075 от 08.10.2014, нуклеотидная последовательность генома депонирована в GenBank под номером WGS PNBB00000000.1. Способ и условия культивирования штамма, а также способ получения препарата на его основе могут быть предоставлены авторами по запросу.

Жизнеспособность штамма (108 КОЕ) сохраняется неизменной в течение года. Более длительное хранение не тестировалось.

Работа проводилась на 40 крысах-самцах Вистар в возрасте 3 мес, массой 300-350 г, полученных из питомника «Столбовая». Животные содержались в виварии при свободном доступе к пище и воде и 12-часовом чередовании суточной освещенности. Содержание животных и проведение экспериментов осуществляли в соответствии с международными правилами «Guide for the Care and Use of Laboratory Animais», были предприняты надлежащие меры для соблюдения биоэтических норм и сокращения числа используемых животных [25]. Исследование одобрено этическим комитетом ФГБНУ НЦН.

Для моделирования паркинсонического синдрома у крыс Pq разводили в физиологическом растворе (NaCl) и вводили внутрибрюшинно в выбранных дозах через день. Лио-фильно высушенную культуру пробиотического штамма Lactobacillus fermentum в дозе 108 КОЕ (далее U-21) разводили в 3 мл NaCl и вводили крысам перорально ежедневно по 0,3 мл.

Экспериментальные животные были разделены на 4 группы по 10 особей в каждой:

• группа NaCl+NaCl (контроль) получала внутрибрюшинно 0,2 мл NaCl через день и 0,3 мл NaCl перорально ежедневно;

• группа NaCl+U-21 получала NaCl, как описано выше, и 0,3 мл U-21 перорально ежедневно;

• группа Pq+NaCl получала Pq в дозе 10 мг/кг через день и NaCl перорально ежедневно;

• группа Pq+U-21 получала Pq в дозе 10 мг/кг и U-21 согласно режиму введения.

Исследование двигательной активности проводили на следующий день после последней инъекции в тестах «открытое поле» (ОП) и «сужающаяся дорожка» (СД), которые позволяют оценить нарушения локомоции экспериментальных животных. При проведении теста ОП (установка изготовлена в мастерских ФГБНУ НЦН) оценивали величину пройденного экспериментальным животным пути за 3 мин. В тесте СД подсчитывали процент оступаний (соскальзываний) с верхней планки на нижнюю при проходе по всей длине установки («Открытая наука»), а также общее количество шагов. Регистрацию поведения экспериментальных животных осуществляли с помощью системы видеонаблюдения «Any-maze» («Stoelting Inc.»). По окончании данного этапа работы животные были декапитированы с целью проведения последующего морфологического исследования. Животных группы Pq+NaCl декапитировали по мере наступления у них агонального состояния.

Для морфологического исследования были взяты образцы тонкого кишечника животных из следующих экспериментальных групп: NaCl+NaCl (n = 3), Pq+NaCl (n = 3) и Pq+U-21 (n = 3). Образцы фиксировали 4% раствором формалина, пропитывали средой O.C.T («TissueTek») и готовили срезы толщиной 10 мкм на криостате «Tissue-Tek Cryo3 Flex» («Sakura Finetek»). Для выявления тирозинги-дроксилазы (TH) использовали поликлональные кроличьи антитела (1:500, «Sigma») и соответствующие вторичные антитела козы против иммуноглобулинов кролика, меченные флюорохромом CF488 (1:150, «Sigma»). В программе «ImageJ» («Wayne Rasband (NlH)») оценивали относительную площадь ТН+-структур (норадренергических нервных окончаний) в стенке кишечника, на поперечном срезе при увеличении объектива х10. Бокаловидные клетки кишечника выявляли, окрашивая срезы в 1% растворе альцианового синего на 3% уксусной кислоте. Число клеток подсчитывали вручную на единицу длины ворсины при увеличении объектива х40. Для каждого измеренного показателя отбирали не менее 10 срезов с животного и не менее 50 полей зрения. Статистическую обработку проводили в программе «GraphPad Prism 7.0», для сравнения групп использовали дисперсионный анализ ANOVA с апостериорным тестом Тьюки.

Результаты_

Введение Pq в дозе 10 мг/кг привело к прогрессирующей гибели животных группы Pq+NaCl. Часть животных пала уже после 1-й инъекции Pq, далее количество павших животных нарастало, и после 6-й инъекции в данной группе животных не осталось (рис. 1).

Однако в группе Pq+U-21 выживаемость животных оказалась значительно выше — 60%. Количество крыс в этой группе сохранялось и после 2 последующих инъекций Pq; таким образом, животные этой группы получили 8 инъекций Pq и 15 доз пробиотика. Затем были проведены поведенческие тесты.

Модуляция нейродегенеративного процесса при паркинсонизме

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

После 1-й инъекции / After 1st injection

После 3-й инъекции / After 3rd injection

После 6-й инъекции / After 6th injection

NaCl+NaCl

NaCl+U-21 Pq+NaCI Pq+U21

Рис. 1. Динамика выживаемости крыс экспериментальных групп Fig. 1. Changes in the rat survival rate in experimental groups

м / meter

NaCl+NaCl

NaCl+U-21

Pq+U21

Рис. 2. Пройденная дистанция в тесте ОП Fig. 2. Distance covered in the open field test

45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0%

NaCl+NaCl

NaCl+U-21

Pq+U21

Рис. 3. Количество оступаний (в % от общего количества шагов) в тесте «сужающаяся дорожка».

Светлые столбики — соскальзывания левыми конечностями, темные — правыми

Fig. 3. Number of slips (% of total number of steps) on the narrowing beam walking test.

Light columns — number of slips with the left limbs, dark columns — the right limbs

Анализ двигательной активности экспериментальных крыс в ОП (рис. 2) и характера движений по СД (рис. 3) показал, что пероральный прием U-21 крысами группы NaCl+U-21 не вызвал изменений их двигательной активности по сравнению с контрольными животными. Однако более важным

X'v'

/ ' /С â \А

=*/• :

«я;

АР

ттш {t

¿МЧ "'-ft. Щ

D

E

F

ъ

Рис. 4. Изменения в тонком кишечнике крыс.

А, B, C — иммунофлюоресцентное выявление ТН+-волокон в нервных сплетениях тонкого кишечника (х10); на врезке показана: нервные окончания, оплетающие нейроны миентерального ганглия, стрелками указано единичное волокно. D, E, F — окрашивание альциановым синим для выявления бокаловидных клеток (х40). А, D — NaCl+NaCl; B, E — Pq+NaCl; C, F — Pq+U-21

Fig. 4. Changes in the rat intestine.

A, B, C — immunofluorescent detection of TH+ fibres in the intestinal nerve plexuses (х10); the insert shows nerve endings that wrap around the myenteric ganglia neurons, arrows indicate the single fibre. D, E, F — alcian blue staining to identify the goblet cells (х40). A, D — NaCl+NaCl; B, E — Pq+NaCl; C, F — Pq+U-21

n/100 mkm/|j %

4 1 - 8 -|

**

I-1

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

T | *

I III

NaCl+NaCl Pq+NaCl Pq+U21

Рис. 5. Число бокаловидных клеток на единицу длины ворсин кишечника (А) и относительная площадь ТН+-структур в стенке тонкой кишки (В).

*p<0,001; **p<0,05 по сравнению с NaCl+NaCl (ANOVA, апостериорный тест Тьюки)

Fig. 5. Number of goblet cells per unit length of intestinal villi (A) and the relative area of ТН+ structures in the intestinal wall (B).

*p<0.001; **p<0.05 in comparison with NaCl+NaCl (ANOVA, post hoc Tukey test)

relative area

h structures in the intestinal wall

результатом следует считать отсутствие значимых различии двигательного поведения выживших животных (группа Pq+U-21) при сравнении с контрольной группой и группой №С1+и-21. Ежедневное ветеринарное наблюдение показало, что животные оставшихся групп были активны, шерстный покров удерживался хорошо, порфириновых выделений из носа и глаз не наблюдалось, при взятии на руки вокабуляция и агрессия у крыс отсутствовали.

В ходе морфохимического исследования окрашивание на ТН позволило выявить норадренергические нервные волокна в миентеральном и подслизистом сплетениях стенки кишечника (рис. 4А—С). По сравнению с контролем в обеих группах, получавших Pq, площадь ТН+-нервных воло-

А

B

5

4

3

2

0

А

B

кон в сплетениях тонкого кишечника значимо снижалась (ANOVA, F(2, 160) = 56,76; ¿<0,001), при этом в группе, получавшей и-21, площадь волокон была выше по сравнению с группой, получавшей Pq (рис. 5В).

Количество бокаловидных клеток в тонком кишечнике в группах, получавших Pq, было значимо выше (рис. 4D-F; рис. 5А) по сравнению с контролем (ANOVA, F(2, 145) = 20,89; ¿<0,001). При этом в группе Pq+U21 выявили снижение количества бокаловидных клеток, хотя и не ярко выраженное.

Таким образом, в морфологическом исследовании выявлено снижение плотности норадренергических волокон и увеличение числа бокаловидных клеток в энтеральных нервных сплетениях. При этом ТН+-волокна в стенке тонкого кишечника в группе, получавшей Pq+U-21, отличались большей сохранностью по сравнению с группой, получавшей Pq+NaCl.

Обсуждение_

Нейродегенерация, связанная с БП, может начаться за несколько десятилетий до появления моторных нарушений [1, 26]. При этом дисфункция моторики проявляется у пациентов уже на достаточно далеко зашедшей стадии патологического процесса, когда содержание дофамина в стри-атуме снижено на 80% по сравнению с нормой и остановить процесс нейродегенерации невозможно. Интересно, что компактная часть черной субстанции, дофаминергические нейроны которой гибнут при БП, может быть важна также для пищевого поведения [27].

Нарушение работы вегетативной нервной системы, регулирующей функционирование периферических органов, приводит к появлению разнообразных немоторных симптомов, характерных для клинической картины БП [28, 29]. Среди них наибольший интерес представляют симптомы, свидетельствующие о повреждении ЖКТ, поскольку они выявляются задолго до манифестации моторных нарушений — в тот момент, когда замедление процесса нейродегенерации представляется более вероятным. Известно, что агрегаты фосфорилированного белка а-синуклеина и в основном состоящие из них тельца Леви у пациентов с БП обнаруживаются не только в различных областях головного мозга, но и в вегетативных нервных сплетениях кишечника [30, 31]. Увеличение содержания а-синуклеина в структурах энте-ральной нервной системы ассоциировано с повышением проницаемости кишечного эпителия, нарушением состава микробиоты и появлением признаков воспалительного процесса в кишечнике [32-35]. В частности, при изучении биопсийного материала прямой кишки выявлены воспаление и дисфункция интестинального барьера у пациентов с БП и, как следствие, накопление патологических форм а-синуклеина в подслизистых ганглиях и нервных волокнах [36]. Предполагается, что молекулы а-синуклеина из кишечника транспортируются в ЦНС по афферентным волокнам блуждающего нерва и впоследствии проявляют прионоподобные свойства [37]. Заметим, что хроническое воспаление в ЖКТ рассматривается как триггер не только для БП, но и других нейродегенеративных заболеваний [9, 10], однако пока не ясно, существует ли конкретный микробиологический фактор для каждого заболевания.

В работе на мышах, экспрессирующих а-синуклеин, показано, что микробиота пищеварительного тракта необ-

ходима для реализации моторных нарушений, активации микроглии и расширения зон накопления а-синуклеина в мозге [38]. Обнаружены свидетельства модуляции болезни постнатальной передачи сигналов между ЖКТ и головным мозгом. Так, пероральное введение некоторых микробных метаболитов кишечной флоры стерильным мышам вызывает у них воспаление в ЦНС и моторные симптомы паркинсонизма [38]. При этом, в зависимости от того, здоровый донор или пациент с БП были источниками биоматериала, выраженность двигательных нарушений может варьировать. Эти результаты говорят об участии бактерий пищеварительного тракта мышей в регуляции двигательных нарушений и позволяют предположить, что дисбиоти-ческие процессы у человека также играют роль в инициации и прогрессировании БП [38, 39].

Анализ путей коммуникации между кишечником и мозгом в многочисленных исследованиях выявил разнообразие механизмов влияния бактерий кишечника на центральные процессы [40, 41]:

1) микробиота способна синтезировать нейротрансмитте-ры (ГАМК, норадреналин и дофамин);

2) она активирует иммунную систему, которая может играть ключевую роль в процессах старения мозга, развитии неврологических нарушениях и нейродегенерации [42];

3) микрофлора производит метаболиты, включая коротко-цепочечные жирные кислоты, которые необходимы для кишечника, иммунной системы и потенциально — для здоровья мозга [19, 43, 44];

4) микробиота кишечника и мозг связаны через блуждающий нерв и через регуляцию ключевых пищевых аминокислот, например, триптофана [37, 45].

Показано также, что фундаментальные процессы мозга, такие как миелинизация, нейрогенез у взрослых и активация микроглии, зависят от состава кишечной микробиоты [46, 47].

Таким образом, можно предположить, что устранение дис-биоза приведет, по меньшей мере, к ослаблению оксида-тивного повреждения и хронического воспаления в кишечнике [48]. Известно, что пробиотики — апатогенные для человека бактерии (чаще всего используются виды родов Lactobacillus и Bifidobacterium) — обладают антагонистической активностью в отношении патогенных и условно патогенных бактерий и обеспечивают восстановление нормальной микрофлоры. Терапевтический эффект пробио-тиков наиболее выражен при их использовании для улучшения функционирования кишечника и стимулирования иммунной системы [49].

Еще в 1908 г. лауреат Нобелевской премии в области физиологии и медицины, выдающийся отечественный иммунолог И.И. Мечников назвал Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgari-cus основным средством в борьбе против старения и самоотравления организма человека. Наша работа является начальным этапом исследования эффективности лиофильно высушенной культуры пробиотического штамма Lactoba-cillus fermentum. Штамм отобран как препарат, обладающий антиоксидантной активностью на модели трансгенных светящихся бактерий E. coli и при Pq-индуцированном ок-сидативном стрессе на модели нематоды C. elegans. Задачей исследования было установить первичные показатели, которые могли бы обосновывать возможность проведения дальнейших исследований препарата в контексте разработки превентивных стратегий при БП. Результаты работы пока-

Модуляция нейродегенеративного процесса при паркинсонизме

зали высокую эффективность препарата, которая позволила резко повысить устойчивость экспериментальных крыс к действию «паркинсонического» нейротоксина Pq. При этом у животных не выявлено двигательных нарушений.

Гистологическое исследование продемонстрировало гиперплазию бокаловидных клеток в тонком кишечнике крыс, получавших Pq, что может быть как непосредстве-ной адаптивной реакцией на действие токсина, так и ответом на изменения микробиоты в ЖКТ Интересно, что сходные изменения были показаны на ротеноновой модели БП [50], хотя в исследовании с введением токсинов МРТР и 6-OHDA, напротив, было выявлено снижение продукции слизи и показана стимуляция дофаминовыми D5-рецепторами бокаловидных клеток [51]. На моделях с

пероральным введением Pq [52, 53] ранее были показаны воспалительные изменения и накопление фосфорилиро-ванного а-синуклеина в энтеральной нервной системе, что согласуется с нашими данными о повреждении ТН-содержащих волокон в миентеральном сплетении тонкого кишечника. Предварительные результаты, полученные в нашем исследовании, демонстрируют, что исследуемый препарат частично ослаблял изменения, вызываемые Pq.

Таким образом, в результате проведенной работы подтверждено, что фармабиотик на основе пробиотического штамма L. fermentum и-21 обладает высокой биологической активностью, в том числе на анимальных моделях паркинсонизма, что обосновывает дальнейшие расширенные исследования его эффектов.

Список литературы

1. Cacabelos R. Parkinson's disease: from pathogenesis to pharmacogenomics. Int J Mol Sci 2017; 18: E551. DOI: 10.3390/ijms18030551. PMID: 28273839.

2. Potashkin J.A., Blume S.R., Runkle N.K. Limitations of animal models of Parkinson's disease. Parkinsons Dis 2010; 2011: 658083. DOI: 10.4061/2011/658083. PMID: 21209719.

3. Иллариошкин С.Н. Современные представления об этиологии болезни Паркинсона. Неврологический журнал 2015; 4: 4-13.

4. Dauer W., Przedborski S. Parkinson's disease: mechanisms and models. Neuron 2003; 39: 889-909. DOI: 10.1016/S0896-6273(03)00568-3. PMID: 12971891.

5. Müller T. Catechol-o-methyltransferase inhibitors in Parkinson's disease. Drugs 2015; 75:157-174. DOI: 10.1007/s40265-014-0343-0. PMID: 25559423.

6. Hughes A.J., Daniel S.E., Kilford L., Lees A.J. Accuracy of clinical diagnosis of idiopathic Parkinson's disease: a clinicopathological study of 100 cases. J Neurol Neurosurg Psychiatry 1992; 55: 181-184. DOI: 10.1136/jnnp.55.3.181. PMID: 1564476.

7. Mink J.W. The basal ganglia: focused selection and inhibition of competing motor programs. Progr Neurobiol 1996; 50: 381-425. DOI: 10.1016/S0301-0082(96)00042-1. PMID: 9004351.

8. Milber J.M., Noorigian J.V., Morley J.F. et al. Lewy pathology is not the first sign of degeneration in vulnerable neurons in Parkinson disease. Neurology 2012; 79: 2307-2314. DOI: 10.1212/WNL.0b013e318278fe32. PMID: 23152586.

9. Scheperjans F., Aho V., Pereira P.A. et al. Gut microbiota are related to Parkinson's disease and clinical phenotype. Mov Disord 2015; 30: 350-358. DOI: 10.1002/mds.26069. PMID: 25476529.

10. Keshavarzian A., Green S.J., Engen P.A. et al. Colonic bacterial composition in Parkinson's disease. Mov Disord 2015; 30: 1351-1360. DOI: 10.1002/ mds.26307. PMID: 26179554.

11. Jackson A., Forsyth C.B., Shaikh M. et al. Diet in Parkinson's disease: critical role for the microbiome. Front Neurol 2019; 10: 1245. DOI: 10.3389/ fneur.2019.01245. PMID: 31920905.

12. Leclair-Visonneau L., Neunlist M., Derkinderen P., Lebouvier T. The gut in Parkinson's disease: bottom-up, top-down, or neither? Neurogastroenterol Motil 2020; 32: e13777. DOI: 10.1111/nmo.13777. PMID: 31854093.

13. Petrov V.A., Saltykova I.V., Zhukova I.A. et al. Analysis of gut microbiota in patients with Parkinson's disease. Bull Exp Biol Med 2017; 162: 734-737. DOI: 10.1007/s10517-017-3700-7. PMID: 28429209.

14. Heiss C.N., Olofsson L.E. The role of the gut microbiota in development, function and disorders of the central nervous system and the enteric nervous system. J Neuroendocrinol 2019; 31: e12684. DOI: 10.1111/jne.12684. PMID: 30614568.

15. Dutta S.K., Verma S., Jain V. et al. Parkinson's disease: the emerging role of gut dysbiosis, antibiotics, probiotics, and fecal microbiota transplantation. J Neuro-gastroenterol Motil 2019; 25: 363-376. DOI: 10.5056/jnm19044. PMID: 31327219.

16. Poewe W., Seppi K., Tanner C.M. et al. Parkinson disease. Nat Rev Dis Primers 2017; 3: 17013. DOI: 10.1038/nrdp.2017.13. PMID: 28332488.

17. Tulisiak C.T., Mercado G., Peelaerts W. et al. Can infections trigger alpha-sy-nucleinopathies? Prog Mol Biol Transl Sci 2019; 168: 299-322. DOI:10.1016/ bs.pmbts.2019.06.002. PMID: 31699323.

18. Endres K., Schäfer K.H. Influence of commensal microbiota on the enteric nervous system and its role in neurodegenerative diseases. J Innate Immun 2018; 10: 172-180. DOI: 10.1159/000488629. PMID: 29742516.

19. Yunes R.A., Poluektova E.U., Vasileva E.V. et al. A multi-strain potential pro-biotic formulation of GABA-producing Lactobacillus plantarum 90sk and Bi-fidobacterium adolescentis 150 with antidepressant effects. Probiotics Antimicrob Proteins 2019. DOI: 10.1007/s12602-019-09601-1. PMID: 31677091.

20. Meredith G.E., Sonsalla P., Chesselet M.F. Animal models of Parkinson's disease progression. Acta Neuropathol 2008; 115: 385-398. DOI: 10.1007/ s00401-008-0350-x. PMID: 18273623.

References

1. Cacabelos R. Parkinson's disease: from pathogenesis to pharmacogenomics. Int J Mol Sci 2017; 18: E551. DOI: 10.3390/ijms18030551. PMID: 28273839.

2. Potashkin J.A., Blume S.R., Runkle N.K. Limitations ofanimal models of Parkinson's disease. Parkinsons Dis 2010; 2011: 658083. DOI: 10.4061/2011/658083. PMID: 21209719.

3. Illarioshkin S.N. [Modern ideas about the etiology of Parkinson's disease].

Nevrologicheskiy zhurnal 2015; 4: 4-13. (In Russ.)