Связь кишечника, депрессии и гипертонии

Чтобы разгадать неуловимую медицинскую тайну, почему у многих взрослых одновременно обнаруживается высокое артериальное давление и депрессия, исследователи из Университета Флориды подробно изучили предполагаемых виновников: кишечные бактерии.

Как показывают недавно опубликованные результаты, микробиом кишечника влияет на физиологию и молекулярные процессы во всем организме, в том числе части мозга, которые контролируют кровяное давление и депрессию.

Роль кишечника в связи с этими двумя распространенными хроническими заболеваниями была впервые объяснена тремя исследователями Университета Флориды в сентябре 2019 года. Теперь, используя отрасль искусственного интеллекта, известную как машинное обучение, исследователи сосредоточили внимание на специфических бактериях, которые, как предполагается, вызывают депрессию в сочетании с повышенным артериальным давлением.

По словам исследователей, это важный шаг на пути к долгосрочной цели – улучшить контроль за здоровьем и разработать новые методы лечения, основанных на анализе кишечных бактерий и манипуляций с ними. Эти два заболевания иногда настолько переплетаются, что это также привело к появлению нового названия: депрессивная гипертония. Результаты исследования были недавно опубликованы в журнале American Heart Journal.

“Высокое артериальное давление и депрессия взаимосвязаны у одних людей, но не связаны у других. Кардиологи и психиатры не знают почему. Это может затруднить диагностику и лечение,” – говорит Брюс Р. Стивенс, профессор физиологии и функциональной геномики в Медицинском колледже Университета Флориды и ведущий автор исследования.

Стивенс и его коллеги использовали новый подход к машинному обучению для разработки гораздо более сложного анализа ДНК кишечных бактерий. Мохан К. Райзада, заслуженный профессор физиологии и функциональной геномики в Медицинском колледже Университета Флориды, подозревал, что у людей с депрессией и гипертонией уникальные микробиомы кишечника. Чтобы подтвердить свои выводы, исследователи сосредоточились на четырех группах людей: с высоким артериальным давлением и депрессией; только с высоким артериальным давлением;  только с депрессией, и здоровыми людьми.

Стивенс применил машинное обучение, чтобы разобраться в бесчисленных  данных о пациентах и их кишечных бактериях. Компьютерный анализ отфильтровал статистически несущественный “шум” и преобразовал данные в цельную картину. По словам Стивенса, без машинного обучения эта ошеломляющее количество необработанных данных было бы непостижимо для человеческого мозга.

“Поскольку в кишечнике у пациентов находятся уникальные микробы, мы знали, что сможем использовать машинное обучение для их идентификации. Компьютер смог различать состояние здоровья пациентов на основе их личного микробиома”, – говорит Стивенс.

Появилось четкое представление об уникальных кишечных бактериях у разных пациентов: у пациентов с депрессией  были обнаружены три доминирующие бактерии. Пять других бактерий преобладали у людей с высоким кровяным давлением, и пять различных доминирующих штаммов были отмечены у людей с депрессией и гипертонией. У здоровых пациентов, участвовавших в исследовании, была обнаружена еще одна комбинация четырех доминирующих бактерий.

Райзада и Карл Дж.Пепин, профессор медицинского факультета Медицинского колледжа Университета Флориды, говорят, что анализ кишечных микробов и манипуляции с ними открывают большие перспективы для лечения депрессии, гипертонии или того и другого. Для кардиологов и психиатров анализ кишечных бактерий может оказаться надежным способом поиска наиболее эффективных методов лечения или рекомендаций по улучшению образа жизни.

По словам Райзада, когда-нибудь анализ кишечных бактерий может быть использован для быстрого прогнозирования того, на каких пациентов подействуют определенные лекарства в порядке персонально подобранного лечения.

“Это, безусловно, продвинет нас вперед от такого подхода, когда мы используем лекарство для снижения кровяного давления или лечения депрессии, а затем ждем недели или месяцы подействует оно или нет” – добавляет Пепин.

Пепин говорит, что очень широкая распространенность гипертонии и депрессии делает обязательным поиск новых диагнозов и методов лечения. Высокое артериальное давление является наиболее изменяемым фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний и множества других расстройств. По данным Пепина, в совокупности гипертонии и депрессии подвержены более половины взрослых в большинстве промышленно развитых стран.

“Мы нацелены на эту огромную проблему и ее решаем”, – говорит он.

Следующим шагом для команды станет изучение потенциальных преимуществ противовоспалительных препаратов, которые могут свободно пересекать высокоселективный гематоэнцефалический барьер.

Их цель – противодействовать депрессивно-гипертензивным эффектам, которые вызывают некоторые нежелательные виды кишечных бактерий. Они показали некоторую эффективность в доклинических моделях, и Пепин хотел бы, чтобы в будущем они были протестированы на людях.

Хотя для разработки новых методов лечения на основе работы кишечника требуется гораздо больше исследований, Стивенс говорит, что это действительно так: человеческое тело является “метаорганизмом” – сложной, переплетенной системой из триллионов человеческих и бактериальных клеток. Точно так же желудочно-кишечный тракт является новой целью для профилактики, диагностики и лечения гипертонии, депрессии или того и другого.

“Речь идет не только о кишечнике, сердце или мозге”, – говорит Стивенс. “Депрессивная гипертония – это трехмерная симфония этих трех органов.”