Хотя взаимодействие между нашим мозгом и кишечником изучается в течение многих лет, его сложности намного глубже, чем предполагалось изначально. Вполне возможно, что даже наш разум частично контролируется бактериями в нашем кишечнике.
На что способен микроб?
Кишечник человека защищен от патогенов, но в то же время способствует выживанию и росту «здоровых» кишечных бактерий.
Подавляющее большинство этих одноклеточных жителей находится в толстой кишке, где в каждом грамме содержимого кишечника находится не менее 1 триллиона бактерий.
Оценить количество бактериальных гостей в нашем кишечнике непросто; на сегодняшний день наиболее вероятным предположением является то, что 40 триллионов бактерий называют наш кишечник своим домом — частично это зависит от размера вашего последнего испражнения (основным ингредиентом фекалий являются бактерии).
Чтобы представить это невероятное число в перспективе, наши тела состоят примерно из 30 триллионов клеток. То есть, в самом прямом смысле мы больше бактерии, чем люди.
Большинство кишечных бактерий относятся к 30-40 видам, но всего их может быть до 1000 различных видов. В совокупности они называются микробиомом.
Конечно, бактерии действительно получают пользу от тепла и питания в нашем кишечнике, но это не односторонние отношения — они многое возвращают с лихвой.
Некоторые виды приносят нам пользу, расщепляя пищевые волокна на короткоцепочечные жирные кислоты, которые мы затем можем усваивать и использовать. Они метаболизируют ряд соединений за нас и играют роль в синтезе витаминов B и K.
С другой стороны, недавние исследования показывают, что нарушение регуляции кишечных бактерий может быть важным фактором при воспалительных заболеваниях и аутоиммунных заболеваниях.
Роль микробиома в здоровье и болезнях крайне неохотно раскрывает свои секреты. Последнее и, пожалуй, самое замечательное открытие — это способность кишечных бактерий управлять нашим мозгом и поведением.
Почему кишечник и мозг должны быть связаны?
То, что происходит в нашем кишечнике, — это вопрос жизни или смерти. Если кишечник пуст, об этом нужно сказать нашему мозгу; если есть проблема с нашим кишечником, которая препятствует переработке пищи и, следовательно, усвоению пищи, мозг должен об этом узнать. Если наш кишечник сталкивается с атакой патогена, наш мозг должен быть в курсе.
Связь между нашим кишечником и мозгом является гормональной, иммунологической и нервной, через центральную нервную систему и кишечную нервную систему, которая управляет функцией кишечника. В совокупности они называются осью кишечник-мозг.
Хотя на первый взгляд связь между кишечником и мозгом может показаться удивительной, мы все испытали ее в действии. Взаимосвязь между стрессом, тревогой и быстрым испражнением известна всем.
Подобные переговоры между мозгом и кишечником изучаются уже на протяжении некоторого времени. Однако недавно мы увидели новый уровень этого партнерства; в настоящее время исследователи изучают влияние нашего микробиома на ось кишечник-мозг. Другими словами, исследователи задаются вопросом: влияют ли бактерии в кишечнике на нашу психологию и поведение?
Ось с довольно неуклюжим названием (мозг-кишечник-микробиом) только начинает давать нам ответы.
Стресс и кишечник
У людей ось гипоталамус-гипофиз-надпочечники (HPA) является основным ответчиком на стресс любого рода. Это один из основных участников лимбической системы, который сильно влияет на эмоции и память.
Стресс активирует ось HPA и в конечном итоге приводит к высвобождению кортизола — «гормона стресса», который оказывает разнообразное воздействие на многие органы, включая мозг и кишечник.
Таким образом, реакция мозга на стресс оказывает прямое влияние на клетки кишечника, включая эпителиальные и иммунные клетки, кишечные нейроны, интерстициальные клетки Кахаля (кардиостимуляторы кишечника) и энтерохромаффинные клетки (клетки, синтезирующие серотонин).
И наоборот, эти типы клеток также находятся под влиянием нашей резидентской армии бактерий. Хотя механизмы, с помощью которых микробиота регулирует мозг, менее ясны, появляется все больше свидетельств того, что двусторонний диалог действительно существует.
Насколько важен микроб
Первые свидетельства того, что микробы могут контролировать нашу умственную деятельность, появились более 20 лет назад. Было обнаружено, что состояние здоровья пациентов с печеночной энцефалопатией — это снижение функции мозга из-за тяжелого заболевания печени — значительно улучшалось после приема пероральных антибиотиков.
Более поздние исследования предоставили дополнительные намеки на то, что микробиом имел более чем временное влияние на душевные состояния; было обнаружено, что он влияет на тревожность и депрессивное поведение.
Другое ключевое наблюдение связывало дисбактериоз (дисбаланс микробов) с аутизмом. У детей с аутизмом в кишечнике часто встречаются аномальные и менее разнообразные сообщества бактерий. Один из исследователей пришел к такому выводу:
«Мы подозреваем, что кишечные микробы могут изменять уровни метаболитов, связанных с нейротрансмиттерами, влияя на коммуникацию между кишечником и мозгом и/или изменяя функцию мозга. […] Корреляция между кишечными бактериями и метаболитами, связанными с нейротрансмиттерами, является шагом для лучшего понимания перекрестных помех между кишечными бактериями и аутизмом».
В 2004 году исследователи отметили, что у мышей, выведенных без кишечных бактерий (гнотобиоты), была повышенная реакция оси HPA на стресс. Дальнейшие исследования с использованием подобных стерильных мышей показали, что отсутствие у них кишечных бактерий изменяет функцию памяти.
Мыши, очищенные от микробов, были полезным инструментом для изучения оси микробиом-кишечник-мозг. Они помогли доказать, что что-то происходит, но результаты невозможно экстраполировать на людей. Они не воспроизводят ни одну естественную ситуацию, известную человеку — потому что не существует такого понятия, как человек, свободный от микробов.
В других исследованиях использовались другие подходы; некоторые исследовали эффекты нейроактивных соединений, которые вырабатывает флора кишечника; другие до сих пор изучали различия в кишечной флоре людей с психическими или неврологическими различиями.
Исследования в целом не были окончательными. Даже если наблюдаются изменения флоры кишечника, вечный вопрос о курице или яйце остается неизменным: было ли психическое заболевание вызвано изменением флоры кишечника, или же психическое заболевание и его измененные модели поведения привели к изменению флоры кишечника? Или существует двустороннее взаимодействие?
Как кишечная флора может контролировать мозг?
Влияние бактерий на психологию человека постепенно становится очевидным.
Известно, что стресс увеличивает проницаемость слизистой оболочки кишечника; это дает бактериям более легкий доступ как к иммунной системе, так и к нейронным клеткам кишечной нервной системы.
Это может быть одним из способов воздействия бактерий на нас. Однако был продемонстрирован и другой, более прямой путь.
Одно исследование с использованием пищевых патогенов предоставило доказательства того, что бактерии в кишечнике могут активировать цепи стресса, напрямую активируя блуждающий нерв — черепной нерв, обслуживающий ряд органов, включая верхний пищеварительный тракт.
Более прямой путь по-прежнему может включать прямой контакт микробиома с сенсорными нейронами кишечной нервной системы. Исследования показали, что эти сенсорные нейроны менее активны у мышей, свободных от микробов, и, как только мышам вводят пробиотики для пополнения их микробиома, уровни активности нейронов возвращаются к норме.
Пробиотики, влияющие на психологию
Если стерильные мыши проявляют различия в поведении, следующий вопрос заключается в том, может ли добавление кишечных бактерий к животному привести к аналогичным изменениям. В метаанализе, опубликованном в Journal of Neurogastroenterology and Motility, были сопоставлены результаты исследований, посвященных влиянию пробиотиков на функцию центральной нервной системы как у людей, так и у животных.
Они изучили 25 исследований на животных и 15 исследований на людях, большинство из которых использовали Bifidobacterium и Lactobacillus в течение 2-4-недельного периода. Хотя, как отмечают авторы, перевод подобных исследований на животных на человеческий язык — не совсем честный подход. Они пришли к следующему выводу:
«Эти пробиотики показали эффективность в улучшении поведения, связанного с психическими расстройствами, включая тревогу, депрессию, расстройство аутистического спектра, обсессивно-компульсивное расстройство и способности памяти, включая пространственную и непространственную память».
Другое исследование, опубликованное в PLOS One, показало, что возрастное снижение памяти можно обратить вспять у крыс за счет изменения уровней актинобактерий и бактериоидов в кишечнике с помощью пробиотиков.
Авторы приходят к выводу: «Данные подтверждают мнение о том, что кишечной микробиотой можно манипулировать, чтобы положительно повлиять на функцию нейронов».
Будущее оси микробиом-кишечник-мозг
Этим ученым, достаточно храбрым, чтобы исследовать странную реальность оси микробиом-кишечник-мозг, предстоит пройти долгий и извилистый путь. Несомненно, множество молекул вовлечено по-разному и в разной степени в работу этой оси.
В далеком будущем, возможно, будут созданы лекарства, специально нацеленные на микробиом, для лечения психических заболеваний; микробиом может стать системой раннего предупреждения об определенных заболеваниях или даже диагностическим инструментом.
На данный момент все, что мы можем сделать, — это размышлять о влиянии бактерий на наше повседневное состояние ума.
Можно только поражаться тому, что люди, какими бы умными они ни считали себя, частично находятся под контролем одноклеточных форм жизни.
Возможно, нам стоит помнить, что бактерии появились раньше нас на миллиарды лет и с большой вероятностью переживут наш вид на миллиарды лет дольше.
