Скорость мышления и когнитивная эффективность зависят от множества факторов, включая нейронные связи в головном мозге и объем серого вещества. Однако, согласно новому исследованию, в этом процессе также может участвовать микробиом полости рта (экосистема микроорганизмов). Группа ученых из Эксетерского университета выявила связь между бактериальным составом на языке и когнитивными функциями у людей разного возраста.
Существующие к настоящему времени данные в медицинской литературе связывали корреляцию между здоровьем полости рта и функционированием мозга в основном с двумя различными механизмами — хроническим воспалением и процессами, связанными с сосудистой регуляцией и метаболизмом.
Известно, что плохая гигиена полости рта и пародонтит (заболевание десен) провоцируют в организме системное воспаление низкой интенсивности, что способствует развитию нейровоспалительных процессов и снижению когнитивных функций. Параллельно с этим ранее проведенные исследования показали, что нитраты, получаемые из растительной пищи, могут улучшать церебральный кровоток и оказывать положительное влияние на когнитивные показатели.
Опираясь на эти два известных феномена, британские исследователи хотели установить, существует ли прямая физиологическая связь, объединяющая данные процессы, — в частности, влияют ли конкретные нитратредуцирующие бактерии, присутствующие на поверхности языка, на эффективность работы мозга.
Как бактерии полости рта связаны с кровообращением мозга?
Основой исследования является энтеросаливарный метаболический путь «нитрат-нитрит-оксид азота», который обеспечивает связь между бактериями полости рта и кровоснабжением головного мозга.
При употреблении пищи, богатой нитратами (например, свеклы или листовых овощей), нитраты всасываются из желудочно-кишечного тракта, попадают в кровоток и накапливаются в слюнных железах, откуда вместе со слюной снова выделяются в полость рта.
Поскольку в организме человека нет достаточного количества ферментов, способных превращать нитраты в нитриты, он также зависит от симбиотических бактерий, присутствующих на поверхности языка (Neisseria, Veillonella, Prevotella и др.). Выделившиеся в полости рта нитраты преобразуются этими микробами в нитриты.
Проглоченные нитриты в кислой среде желудка и в системном кровотоке превращаются в оксид азота — мощный вазодилататор. Оксид азота расслабляет гладкие мышцы сосудов, расширяет их и увеличивает приток крови к мозгу (церебральную перфузию), что особенно важно для сохранения оксигенации и когнитивных функций в стареющем организме.
Дизайн исследования и географический аспект
Чтобы проверить прямую связь между бактериями полости рта и когнитивными способностями, ученые изучили две группы в Эксетере (Великобритания) и Брюсселе (Бельгия) — по 15 молодых и 15 пожилых добровольцев в каждом городе. Целью расширения географического ареала было определение того, представляют ли эти связи универсальную биологическую закономерность или локальную особенность.
Участники прошли 10 различных тестов, измеряющих память, скорость обработки информации и концентрацию. Наряду с этим ученые взяли образцы с поверхности языка, образцы крови и слюны, измерили артериальное давление участников и изучили состав микроорганизмов в образцах с языка методом ДНК-секвинирования.
Основные результаты и географические различия
Согласно результатам исследования, опубликованным в журнале PLOS ONE, выявилось несколько важных закономерностей:
Prevotella histicola: В обеих странах участники, у которых отмечался более высокий уровень этой бактерии в полости рта, продемонстрировали более быструю реакцию при выполнении когнитивных заданий.
Haemophilus parainfluenzae: Результаты, связанные с этой бактерией, различались между странами. В Великобритании ее высокий уровень был связан с более быстрой реакцией в заданиях на рассуждение и пространственное восприятие, но с более медленной — при распознавании эмоций. В Бельгии высокий уровень бактерии связывался с более быстрой реакцией в заданиях на визуальную память и с лучшими результатами в тесте на рабочую память.
Neisseria flavescens и возрастные изменения: Участвующая в превращении нитратов бактерия Neisseria flavescens была выявлена в большем количестве у молодых участников, однако ее уровень не был напрямую связан с результатами когнитивных тестов. У пожилых же участников был выше уровень некоторых бактерий, ассоциированных с заболеваниями десен, в том числе Treponema и Tannerella.
Вместе с тем в обеих странах пожилые участники имели более низкие показатели скорости обработки информации и в некоторых тестах на память.
Редундантный анализ (RDA — статистический метод, оценивающий, насколько конкретные факторы объясняют изменчивость данных) показал, что географическое положение было одним из факторов, ассоциированных с различиями в микробном составе полости рта.
Что может обуславливать географические различия?
По объяснению авторов, такие различия в бактериальном составе между жителями разных стран потенциально обусловлены несколькими комплексными факторами — в том числе диетой, генетикой, этнической принадлежностью, экологическими условиями и образом жизни.
В этом контексте определенную роль может играть и рацион питания, богатый нитратами, так как он способен влиять на состав и метаболическую активность бактерий полости рта. Однако авторы указывают на одно из ограничений исследования: диетические факторы участников в ходе эксперимента контролировались не полностью. Кроме того, поскольку количество участников в исследовании было достаточно небольшим (всего 60 человек), исследователи отмечают, что для подтверждения выявленных географических паттернов необходимо проведение более крупномасштабных исследований.
Авторы отмечают, что, несмотря на географические различия, исследование выявило связь между некоторыми бактериями полости рта и функциями мозга. Однако, поскольку на уровне конкретных бактерий связь изменчива, полученные результаты пока носят поисковый характер. В будущем при разработке терапевтических или диетических рекомендаций, основанных на микробиоме полости рта, необходимо будет учитывать популяционно-географический контекст.
