Травмы головы изменяют микробиом кишечника
Опубликовано в журнале PLOS One
Черепно-мозговые травмы - это острые повреждения головного мозга, вызванные внешними физическими силами, приложенными к голове или вторичными силами, применяемым к другим частям тела, обычно приводящим к спутанности или
к кратковременной потере сознания, амнезии и другим неврологическим симптомам. Примерно 1 из 6 таких случаев приводит к кратковременной инвалидности, вызванной симптомами, продолжающимися в течение трёх или более месяцев после травмы. Повторные черепно-мозговые травмы, распространённые среди военнослужащих и спортсменов контактных видов спорта, часто связаны с хронической инвалидностью, повышенным риском развития нейродегенеративных и психиатрических заболеваний.
Науке известно, что тяжёлые черепно-мозговые травмы нарушают работу желудочно-кишечного тракта. Повреждённый мозг посылает стрессовые сигналы, которые провоцируют системное воспаление и приводят к дисбактериозу. В то время как острые случаи травм головного мозга довольно тщательно изучены, лёгким, повторяющимся ударам головы, не приводящим
к сотрясению мозга, внимания уделялось значительно меньше. Такие случаи состоят из черепных ударов или событий ускорения головы, которые, вероятно, способствуют незначительным травмам головного мозга, которые обычно
не распознаются или клинически не диагностируются как травма.
Повторяющееся воздействие микротравм головного мозга особенно распространено среди игроков в американский футбол, причём спортсмены могут испытывать от 100 до 1000 ударов головой в течение сезона. Поскольку эти удары обычно
не приводят к диагностируемым сотрясениям и не вызывают видимых симптомов, их влияние на ось «мозг — кишечник»
до сих пор никто не оценивал.
Состав микробиома кишечника меняется через 48 - 72 часа после удара головой
Авторы исследования на протяжении всего игрового сезона наблюдали за игроками в американский футбол из студенческой лиги NCAA. В шлемы спортсменов встроили датчики, которые фиксировали силу каждого столкновения с перегрузкой от 15
до 63 g. Дополнительно игроки носили на спине GPS-трекеры, акселерометр, гироскоп и магнитометр для измерения общей физической нагрузки на поле. Футболисты регулярно сдавали анализы. Из биоматериала биологи выделяли бактериальную ДНК, чтобы отследить точный видовой состав кишечной микрофлоры.
Спортсмены также ежедневно заполняли анкеты, где фиксировали качество сна, уровень стресса, выпитый алкоголь, энергетики или обезболивающие препараты. Изначально в эксперименте участвовали 19 игроков, но часть спортсменов исключили из-за приёма антибиотиков, выявленных сотрясений или недисциплинированности при сборе анализов. В итоге исследователи проанализировали 226 образцов от шести игроков. Несмотря на малую выборку, высокая частота сбора биоматериала позволила сформировать качественный статистический массив и отфильтровать 15 побочных факторов, влияющих на пищеварение.
Выяснилось, что микробиом чутко реагирует на физические столкновения. Если футболист получал даже несильный удар
в области головы, баланс микроорганизмов в его кишечнике сдвигался. У спортсменов падала численность бактерий семейства Prevotellaceae и рода Prevotella. Снижение доли этих микроорганизмов в других исследованиях ассоциируется
с системным воспалением и нарушением гематоэнцефалического барьера после тяжёлых травм мозга. Одновременно
в кишечнике росла доля бактерий рода Ruminococcus, которые часто преобладают у людей с воспалительными заболеваниями желудочно-кишечного тракта.
до 63 g. Дополнительно игроки носили на спине GPS-трекеры, акселерометр, гироскоп и магнитометр для измерения общей физической нагрузки на поле. Футболисты регулярно сдавали анализы. Из биоматериала биологи выделяли бактериальную ДНК, чтобы отследить точный видовой состав кишечной микрофлоры.
Спортсмены также ежедневно заполняли анкеты, где фиксировали качество сна, уровень стресса, выпитый алкоголь, энергетики или обезболивающие препараты. Изначально в эксперименте участвовали 19 игроков, но часть спортсменов исключили из-за приёма антибиотиков, выявленных сотрясений или недисциплинированности при сборе анализов. В итоге исследователи проанализировали 226 образцов от шести игроков. Несмотря на малую выборку, высокая частота сбора биоматериала позволила сформировать качественный статистический массив и отфильтровать 15 побочных факторов, влияющих на пищеварение.
Выяснилось, что микробиом чутко реагирует на физические столкновения. Если футболист получал даже несильный удар
в области головы, баланс микроорганизмов в его кишечнике сдвигался. У спортсменов падала численность бактерий семейства Prevotellaceae и рода Prevotella. Снижение доли этих микроорганизмов в других исследованиях ассоциируется
с системным воспалением и нарушением гематоэнцефалического барьера после тяжёлых травм мозга. Одновременно
в кишечнике росла доля бактерий рода Ruminococcus, которые часто преобладают у людей с воспалительными заболеваниями желудочно-кишечного тракта.
Распознавание изменений в микробиоме кишечника после микротравм открывает путь для прогнозирования, лечения и предотвращения долгосрочных неврологических повреждений
Исследования показали, что у игроков в американский футбол состав кишечной микробиоты менялся уже через двое суток после сильного удара по шлему, более того, к концу соревновательного сезона эти изменения накапливались. Эффект обнаруживался даже после исключения влияния диеты, стресса и медикаментов. Математическое моделирование также подтвердило накопительный эффект. К концу спортивного сезона профиль микробиома игроков достоверно отдалялся
от стартовых показателей. Степень этого расхождения находилась в прямой зависимости от суммарной тяжести накопленных ударов по шлему.
Статистический анализ подтверждает зависимость между ударами головой и этими изменениями, даже после учёта других клинических и поведенческих переменных. Учёные отметили, что из-за малого числа участников эти результаты указывают лишь на корреляцию, а не на строгую причинно-следственную связь, однако статистическая достоверность сдвигов требует дальнейшего системного изучения.
Исследование показало, что бессимптомные микротравмы головы коррелируют как с краткосрочными, так и с долгосрочными изменениями в разнообразии и составе микробиома кишечника. Они могут накапливаться и не проходят бесследно для организма, отражаясь на работе пищеварительной системы. Хроническое изменение микрофлоры в ответ на постоянные удары может частично объяснять, почему контактные виды спорта в долгосрочной перспективе приводят к системным воспалениям и раннему снижению когнитивных функций.
от стартовых показателей. Степень этого расхождения находилась в прямой зависимости от суммарной тяжести накопленных ударов по шлему.
Статистический анализ подтверждает зависимость между ударами головой и этими изменениями, даже после учёта других клинических и поведенческих переменных. Учёные отметили, что из-за малого числа участников эти результаты указывают лишь на корреляцию, а не на строгую причинно-следственную связь, однако статистическая достоверность сдвигов требует дальнейшего системного изучения.
Исследование показало, что бессимптомные микротравмы головы коррелируют как с краткосрочными, так и с долгосрочными изменениями в разнообразии и составе микробиома кишечника. Они могут накапливаться и не проходят бесследно для организма, отражаясь на работе пищеварительной системы. Хроническое изменение микрофлоры в ответ на постоянные удары может частично объяснять, почему контактные виды спорта в долгосрочной перспективе приводят к системным воспалениям и раннему снижению когнитивных функций.