Ученые нашли связь между бактериями ротовой полости и болезнью Альцгеймера

Бактерии Porphyromonas gingivalis, которые размножаются в полости рта и вызывают болезни десен, могут играть важную роль в возникновении болезни Альцгеймера, говорится в статье, опубликованной в журнале Science Advances. Ее авторы обнаружили корреляцию между появлением этой бактерии и симптомами нейродегенеративного заболевания, а также экспериментально показали эту связь на мышах.

Porphyromonas gingivalis — грамотрицательная анаэробная бактерия, вызывающая пародонтоз. P. gingivalis можно «заработать» во время расчесывания волос, пережевывания еды или использования зубной нити. После попадания в организм патоген распространяется по кровяному руслу далее в коронарные артерии, может попадать в плаценту и печень.

Главная опасность этой бактерии заключается в синтезе гингинпаинов. Это ферменты-протеазы, которые режут связи между аминокислотами в белках. Гингинпаины распространяются за пределы материнской клетки и доставляются к клеткам хозяина в виде пузырьков (везикул). Бактериальные протеазы являются токсичными по отношению к клеткам эндотелия, к фибробластам и нейронам. Лечение антибиотиками не убивает P.gingivalis, а только вырабатывает устойчивость бактерии к лекарственным средствам.

Стефан Домини (Stephen Dominy) из американской компании Cortexyme, Ян Потемпа (Jan Potempa) из Ягеллонского университета в Польше и их коллеги из других стран решили проверить, влияют ли гингинпаины на деградацию нервной ткани и может ли их влияние провоцировать развитие болезни Альцгеймера.

Первое, что проверили ученые — действительно ли есть корреляция между присутствием гингинпаинов и нейродегенеративными заболеваниями. Для этого они исследовали ткани мозга людей, страдавших болезнью Альцгеймера, и проверили их на наличие бактериальных ферментов-протеаз. Более 90 процентов из 50 образцов содержали разные типы гингипаинов.

Исследователям удалось обнаружить взаимосвязь между появлением в клетках этих ферментов и повреждением тау-белков. Опыт проводился на колонии человеческих клеток (SH-SY5Y cells). Тау-белки ответственны за стабилизацию и дестабилизацию микротрубочек. Большая масса их расположена именно в центральной нервной системе. Если тау-белки ломаются, что как раз и происходит при болезни Альцгеймера, то они перестают стабилизировать скелет клетки. Когда бактерия попадает в организм животного, то уже спустя час гингинпаины начинают повреждать тау-белки.

Затем исследователи провели серию экспериментов на лабораторных мышах. В одной группе были животные, которых заражали P.gingivalisвоздушно-капельным путем (n=18), во второй группе были самки, зараженные P.gingivalis прямиком в гиппокамп (n=15). Затем нервная ткань мышей окрашивалась и проводился иммуногистохимический анализ.

Исследователи проверили мозг мышей, зараженных воздушно-капельным путем, и обнаружили в нем присутствие P.gingivalis. Для этого использовали полимеразно-цепную реакцию, так как ДНК в ткани было немного. Таким образом было доказано, что бактерия способна проникать в мозг животных даже через гемато-энцефалический барьер. Далее биологи решили проверить, есть ли связь между заражением воздушно-капельным путем и появлением в организме мышей типичного маркера болезни Альцгеймера — бета-амилоидов. Как показал эксперимент, в ответ на заражение возрастало и количество бета-амилоидов.

Результаты исследования подтвердили связь между заражением бактерией P.gingivalis и проявлениями болезни Альцгеймера. Существует еще одна бактерия из рода Porphyromonas — P.gulae, которая обитает в ротовой полости собак и тоже может выделять гингинпаины, но точно неизвестно оказывает ли она такое же нейродегенеративное влияние на мозг млекопитающих или нет.

Ранее ученые пришли к выводу, что белок, накапливающийся в мозге при болезни Альцгеймера, изначально выполнял функцию защиты от инфекций, и само это заболевание может быть «сбоем» защитной системы организма.