ходе исследований пробиотических бактерий и ожирения мы обнаружили, что у самцов мышей, регулярно употреблявших очищенные молочнокислые бактерии, первоначально выделенные из человеческого молока, наблюдались более крупные яички и повышенный уровень тестостерона в сыворотке крови по сравнению с контрольной группой того же возраста.
Дальнейшее исследование с использованием микроскопической гистоморфометрии ткани яичек показало, что у мышей, употреблявших Lactobacillus reuteri с питьевой водой, значительно увеличились поперечные сечения семенных канальцев, а также повысился сперматогенез и количество клеток Лейдига в яичках по сравнению с контрольной группой, получавшей аналогичную диету. Это показало, что признаки старения гонад снижались после регулярного употребления очищенного микроба, такого как L. reuteri . Мы проверили, могут ли эти типичные для устойчивой репродуктивной функции признаки быть обусловлены противовоспалительными свойствами L. reuteri , и обнаружили, что масса яичек и другие показатели, типичные для пожилого возраста, аналогичным образом восстанавливались до уровня, характерного для молодого возраста, при системном введении антител, блокирующих провоспалительный цитокин интерлейкин-17А. Это указывает на то, что неконтролируемые воспалительные реакции организма способствовали развитию фенотипа атрофии яичек у старых мышей. Снижение уровня циркулирующего тестостерона связано со многими неблагоприятными последствиями; добавление L. reuteri или других пробиотиков в рацион может представлять собой жизнеспособный естественный подход к профилактике мужского гипогонадизма, в отличие от противоречий и побочных эффектов традиционных методов лечения, и предоставлять практические варианты лечения расстройств, обычно связанных с нормальным старением. Эти новые результаты предполагают потенциально высокое влияние микробной терапии на общественное здравоохранение за счет восстановления гормональных и гонадных характеристик репродуктивной функции, типичных для гораздо более молодых здоровых людей.
Однако исследования как у людей, так и у грызунов показывают, что низкий уровень тестостерона обусловлен возрастными поражениями яичек, а не нарушением метаболизма лютеинизирующего гормона [1] , [5] – [7] .
Недавно мы обнаружили, что добавление пробиотической бактерии Lactobacillus reuteri в рацион старых мышей делает их визуально моложе, чем их собратьев, не получавших лечения, по крайней мере, частично за счет благоприятного воздействия на кожный покров, проявляющегося в виде пышной шерсти [18] и подавления ожирения, вызванного диетой [19] . Интересно, что оба этих эффекта были связаны с CD4+ регуляторными Т-клетками и системным снижением уровня провоспалительного цитокина Il-17, ассоциированным с ИЛ-10 [18] – [19] .
Эти результаты указывают на то, что кишечная микробиота индуцирует модуляцию местного желудочно-кишечного иммунитета, что приводит к системным эффектам на иммунную систему, которые активируют метаболические пути, восстанавливающие гомеостаз тканей и общее состояние здоровья
Действительно, в другом исследовании мы обнаружили, что у старых мышей, употреблявших L. reuteri, наблюдалось ускоренное заживление кожных ран, что зависит от подавляющего звена иммунной системы и повышения уровня нейропептидного гормона окситоцина в гипофизе (рукопись подана на публикацию). Во всех этих исследованиях мы неизменно наблюдали, что у молодых и старых мышей, употреблявших очищенные организмы L. reuteri , были особенно большие яички и доминантное поведение самцов.
В ходе исследований ожирения и рака мы наблюдали необычно большие яички и социальное доминирование у самцов мышей, получавших пробиотический йогурт или очищенные молочнокислые бактерии ( рис. 1а )
Для проверки специфического воздействия пробиотиков на яички, нелинейным швейцарским мышам, получавшим обычную (контрольную) диету, давали Lactobacillus reuteri ATCC 6475 в дозировке 3,5×10⁵ организмов /мышь/день, начиная с 2-месячного возраста, а их яички взвешивали через 3, 5, 7 и 10 месяцев. В каждой временной точке вес яичек у мышей, потреблявших пробиотики, был значительно выше, чем у контрольных мышей. В частности, в возрасте пяти месяцев (CD против CD+LR, P = 0,0408) ( рис. 1b ), семи месяцев (CD против CD+LR, P = 0,0328) ( рис. 1c ), девяти месяцев (CD против CD+LR, P = 0,0178) ( рис. 1e ) и 12 месяцев (CD против CD+LR, P = 0,0062) ( рис. 1e ) статистическая значимость разницы в весе яичек между группами мышей, получавших и не получавших пробиотики, постепенно возрастала с возрастом
Для объяснения связанного с пробиотиками увеличения массы парных яичек мы применили микроскопическую гистоморфометрию и оценили критические параметры архитектуры яичек. Мы обнаружили, что потребление L. reuteri не повлияло на общее количество профилей семенных канальцев (СК), подсчитанных в гистологических срезах яичек. В возрасте 5 месяцев не было различий в количестве СК как в контрольной группе, так и в группе мышей, получавших диету с низким содержанием жиров (NWD
Для количественной оценки этого результата мы измерили площадь круглых профилей СК в экспериментальных группах. Статистический анализ результатов подтвердил наши наблюдения. В возрасте 5 месяцев круговые профили ST в семенниках мышей, получавших L. reuteri, были значительно больше,
обнаружили, что ядерный объем зародышевых клеток на единицу площади (изображение ×10) был значительно выше у мышей, потреблявших L. reuteri, в возрасте 5 месяцев
Наше гистопатологическое исследование показало, что воздействие L. reuteri на ткань яичек мышей не ограничивалось только семенными протоками, но распространялось и на интерстиций. В частности, пробиотический организм вызывал значительное накопление клеток Лейдига в интерстициальной ткани между семенными протоками.
Увеличение площади интерстициальных клеток Лейдига, связанное с приемом пробиотиков, сохранялось с возрастом: в 7 лет
Размер ядер клеток Лейдига был неизменно выше в группах мышей, получавших L. reuteri, в возрасте 5 месяцев
Однако небольшое количество пролиферирующих (Ki-67+) клеток присутствовало в интерстиции семенников мышей в возрасте 5 месяцев. Клетки Ki-67+ имели большое, круглое, центрально расположенное ядро и обильную вакуолизированную цитоплазму ( рис. 4а ).
далее исследовали влияние пробиотического организма на уровень тестостерона в сыворотке крови мышей в возрасте 5 месяцев. Мы обнаружили, что у мышей, получавших L. reuteri, наблюдалось значительное повышение уровня циркулирующего тестостерона независимо от типа потребляемой ими диеты.
Данные гистоморфометрии семенников и концентрации андрогенов в сыворотке крови указывали на связанное с пробиотиками повышение сперматогенеза у мышей.
Мы обнаружили, что процент атрофированных канальцев был значительно ниже у мышей, получавших пробиотический организм, по сравнению с контрольными мышами.
Иммуногистохимическое исследование, специфичное для каспазы-3, показало, что апоптоз зародышевых клеток был незначительным как у мышей, получавших L. reuteri, так и у мышей, не получавших его. Однако количество пролиферирующих эпителиальных клеток ST, экспрессирующих ki-67+, было явно увеличено у мышей, потреблявших пробиотический организм ( рис. 5b ).
В наших предыдущих исследованиях мы обнаружили, что диетические пробиотики противодействуют ожирению [19] и возрастной патологии кожных покровов [18] , по крайней мере частично, за счет подавления системной провоспалительной сигнализации, зависящей от IL-17A. Чтобы проверить, связаны ли полезные эффекты L. reuteri в яичках также с этим противовоспалительным механизмом, мы изучили эффект истощения IL-17 в яичках 12-месячных мышей. Мы обнаружили, что блокирование провоспалительной сигнализации IL-17 полностью воспроизводит полезные эффекты пробиотиков.
Мы обнаружили, что блокирование провоспалительной сигнализации IL-17 полностью воспроизводит полезные эффекты пробиотиков ( рис. 6
Вес яичек мышей с истощенным IL-17 был значительно выше, чем у контрольных мышей.
Анализ соотношения веса яичек к массе тела показал аналогичные результаты ( рис. S1 ). Как и в случае с кормлением L. reuteri, лечение антителами к IL-17 не оказало влияния на общее количество ST (данные не показаны), но значительно повлияло на размер поперечного профиля ST (CD+анти-ShamIgG против CD+анти-IL17, P <0,0001)
Как и в случае с пробиотическими добавками к пище, истощение IL-17 не повлияло на относительные процентные показатели ядерных объемов зародышевых клеток на семенник (данные не показаны).
Размер площади клеток Лейдига также увеличивался ( рис. 6d ) при снижении уровня IL-17 у мышей (CD+анти-ShamIgG против CD+анти-IL17, P <0,0001) ( рис. 6e ) аналогично лечению L. reuteri у самцов швейцарских мышей того же возраста.
Аналогично, диаметр ядер клеток Лейдига увеличился при этом противовоспалительном лечении
Общее количество клеток Лейдига на одно яичко также увеличилось. Однако эта разница не достигла статистической значимости.
Ранее было показано, что кормление организмами L. reuteri повышает уровень IL-10 и снижает уровень IL-17 [19], что способствует снижению системного воспаления
. В западных диетах также мало витамина D, питательного вещества, которое, будучи в норме, работает вместе с ИЛ-10, защищая от воспалительных заболеваний [29] –
Хотя выработка андрогенов клетками Лейдига у взрослых регулируется сигналами, опосредованными ЛГ, исходящими из гипоталамо-гипофизарной оси [1] , исследования как у людей, так и у грызунов показывают, что гипогонадизм обусловлен возрастными поражениями яичек, а не нарушением метаболизма ЛГ [1] , [5] – [7] . В настоящее время проводятся дальнейшие исследования ЛГ и гипоталамо-гипофизарной оси для изучения этой возможности.
Аналогичные благоприятные эффекты пробиотических микробов на уровень тестостерона и показатели спермы были отмечены у самцов мышей, которым одновременно добавляли селен [36] .
