Кишечные бактерии управляют мозгом?
Наш кишечник — это оживленная и процветающая триллионная инопланетная колония, насчитывающая тысячи различных видов. Многие из этих микроорганизмов существовали задолго до появления человека, они эволюционировали вместе с нами, и сегодня их гораздо больше, чем наших собственных клеток.
В совокупности эти микробные легионы известны как «микробиота», и они играют хорошо зарекомендовавшую себя роль в поддержании нашего физического здоровья, от пищеварения и обмена веществ до иммунитета. Они также вырабатывают жизненно важные соединения, которые человеческий организм не в состоянии производить самостоятельно.
За последние несколько десятилетий исследователи начали обнаруживать любопытные, убедительные, а иногда и противоречивые доказательства того, что микробиота кишечника не только помогает поддерживать наш мозг в идеальном рабочем состоянии, помогая ему выделять питательные вещества из нашего рациона, но и что она также может способствовать формированию мыслей и влиять на поведение.
Одна из главных историй, пролившая свет на устройство пищеварения и работу кишечника, произошла в дебрях Северной Америки — и, будьте осторожны, она вызывает мурашки по коже. В 1822 году молодой торговец по имени Алексис Сен-Мартен получил огнестрельное ранение в живот, когда ружье, с которым он охотился на уток, случайно выстрелило ему в бок с расстояния менее 91 см.
Его травмы были настолько серьезными, что часть его легких, часть желудка и большая часть завтрака вышли через рану. Смерть казалась неизбежной, но армейский хирург по имени Уильям Бомонт пришел на помощь и спас жизнь Мартена, хотя на это потребовался почти год и несколько хирургических операций.
Однако дыра в желудке так и осталась, несмотря на все усилия Бомонта. Этот стойкий свищ — зловещее наследие несчастного случая, но Бомонт был не из тех, кто упускает счастливый случай — каким бы неприятным он ни был. Понимая, что отверстие обеспечивает уникальное окно в мир человеческого желудочно-кишечного тракта, он потратил годы на изучение тонкостей пищеварения Алексиса. Благодаря работе Бомонта, которого позже будут считать «отцом физиологии желудка», стало известно, что кишечник и мозг не полностью независимы друг от друга, а взаимодействуют.
То, как наша микробиота может влиять на разум, является быстроразвивающейся, новаторской и все еще относительно новой областью. Но за последние двадцать лет был достигнут некоторый прогресс, особенно в изучении животных. И постепенно выдвигаются аргументы в пользу того, что кишечные микроорганизмы представляют собой жизненно важную часть не только нашего физического здоровья, но также ментального и эмоционального состояний.
В последние годы научное сообщество с нарастающим интересом изучает сложную и многогранную связь между микробиотой кишечника и функциями головного мозга. Исследования выявили поразительную способность кишечных бактерий модулировать иммунную систему, что, в свою очередь, оказывает значительное влияние на работу мозга. Этот механизм представляет собой не просто косвенное воздействие, а прямое взаимодействие на клеточном уровне.
Определенные виды микроорганизмов синтезируют молекулы, которые действуют как сигнальные вещества, непосредственно воздействуя на нейроны и регулируя их активность. Влияние это может быть как краткосрочным, так и оказывать длительное воздействие на формирование нейронных связей и, как следствие, на поведение индивидуума. Краткосрочные эффекты проявляются в способности микробов регулировать выработку нейротрансмиттеров, таких как серотонин — ключевой химический посредник, ответственный за регуляцию настроения, сна и других важных функций. Изменение концентрации серотонина, опосредованное деятельностью кишечной микрофлоры, непосредственно сказывается на активности нервных клеток, влияя на наше эмоциональное состояние и когнитивные способности.
Действительно, исследования показывают, что микробы могут взаимодействовать с нашим мозгом многими путями, от иммунитета до биохимических процессов. Один из путей взаимодействия — блуждающий нерв, который действует как сверхбыстрое «интернет-соединение» между нашим мозгом и внутренними органами, включая кишечник.
Например, бактерия Lactobacillus rhamnosus JB1, по всей вероятности, улучшает настроение у мышей с тревогой и депрессией. Однако этот положительный эффект исчезает, когда сигналы, проходящие по блуждающему нерву, блокируются, что позволяет предположить, что последний может использоваться бактериями в качестве канала связи.
Установлено, что крысы и мыши без микробиоты (те, у кого ее нет вследствие выращивания в стерильных условиях) более склонны к беспокойству и менее общительны, чем крысы и мыши с неповрежденной микробиотой. Мыши, лишенные микробиоты, и мыши, получавшие антибиотики, также оказались более гиперактивными, склонными к рискованному поведению и менее способными к обучению или запоминанию.
Опять же, человеческий мозг намного сложнее, чем мозг грызуна, но они имеют определенное сходство и могут дать некоторые подсказки. Логично, что бактерии, где бы они ни жили, заинтересованы в том, чтобы помочь своим хозяевам стать более общительными и менее тревожными. Ведь взаимодействуя с другими людьми, мы помогаем нашим бактериям распространяться.
Так, термин «психобиотик» придуман для обозначения вмешательств в микробиоту человека с целью благотворного влияния на его мозг. И появляется все больше и больше таких психобиотических подходов. Вероятно, однажды психобиотики будут использованы для питания популяций «хороших» бактерий и лечения различных психических заболеваний.
Конечно, есть некоторые предостережения. Далеко не все бактерии положительно влияют на человеческий разум, и исследователям еще предстоит окончательно установить, почему и как. Люди непостижимо сложны, особенно когда речь идет о психическом здоровье и процессов мышления, потому что здесь задействованы бесчисленные факторы, от генетики до конкретной личности и окружающей ее среды.
Требуется гораздо больше крупномасштабных исследований на людях, чтобы учесть все индивидуальные различия. И, вероятно, не все будут одинаково реагировать на одну бактерию, потому что у каждого человека своя собственная базовая микробиота. Хорошая новость заключается в том, что вы можете изменить свою микробиоту, в то время как повлиять на генетические факторы не представляется возможным.
Филип Бернет, доцент кафедры психиатрии Оксфордского университета, отмечает, что многие психические расстройства связаны с изменениями в микробиоте. Часто этот дисбаланс или «дисбактериоз» характеризуется уменьшением количества определенных бактерий, особенно тех, которые вырабатывают короткоцепочечные жирные кислоты (такие как бутират, который, как считается, улучшает работу мозга), когда они расщепляют клетчатку в кишечнике.
В 2019 году Бернет изучил влияние многокомпонентного пробиотика на обработку эмоций и процессы познания у людей с легкой и умеренной депрессией. Они контролировали свое настроение до и после эксперимента, используя опросник здоровья пациентов, оценивающий степень тяжести депрессии.
Участники, которые не принимали никаких других лекарств, в течение четырех недель получали либо плацебо, либо пробиотик, содержащий 14 видов бактерий, включая Bacillus subtilis, Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium breve и Bifidobacterium infantis.
Результаты были захватывающими, особенно тот факт, что участники, принимавшие пробиотик, описывали значительное субъективное улучшение своего настроения по сравнению с группой, принимавшей плацебо.
Это всего лишь небольшое исследование (71 участник), и необходим дополнительный анализ, чтобы доказать причинно-следственную связь. Но это первый признак того, что «психобиотики» однажды могут стать полезным средством лечения людей, страдающих депрессией, особенно тех, кто не хочет обращаться к врачу или принимать традиционные антидепрессанты. Психобиотики не заменят существующие лекарства, но в итоге могут стать полезной добавкой.
Работая с Эми Чиа-Чинг Као и другими исследователями, Бернет также исследовал роль, которую эти микроорганизмы могут играть при психозе, и задался вопросом, могут ли пребиотики (которые способствуют росту бактерий в кишечнике) помочь людям избавиться от симптомов.
Известно, что психоз может вызывать галлюцинации, бред и оторванность от реальности. Но люди с психозом также часто испытывают трудности с когнитивными функциями, такими как внимание, память и решение задач, что может повлиять на их способность строить отношения и возможность трудоустройства. С помощью лекарств можно вылечить галлюцинации и бред, а вот улучшить когнитивные функции у людей с этим заболеванием намного сложнее.
В начале исследования участники принимали необходимые лекарства и не испытывали психотических симптомов, но все еще страдали когнитивными нарушениями, типичными для психоза. В течение 12 недель они получали пребиотик или плацебо, их метаболизм, иммунитет и уровень когнитивных нарушений постоянно контролировали. По истечении 12 недель их поменяли местами, так что обе группы получили одинаковое количество пребиотиков и плацебо.
И эффект был небольшим, но значимым. Пребиотик улучшил общую когнитивную функцию, особенно внимание и способность решать задачи, что привело исследователей к выводу, что этого улучшения достаточно для повышения социального и психического благополучия.
Некоторые признаки указывают на то, что микробиота кишечника также воздействует на когнитивные способности в более общем плане. Хорошо известно, что антибиотики разрушают микробиоту кишечника, но влияют ли они на процессы познания?
Недавнее исследование, в ходе которого отслеживалось состояние здоровья и благополучия 14542 медсестер в течение нескольких лет, когда они работали в Национальной службе здравоохранения Великобритании, показало, что те, кто длительно принимал антибиотики (более двух месяцев), показали худшие результаты в контрольных тестах, таких как решение задач, проверка рабочей памяти и внимания. Успешно их выполнили только те, кто не принимал лекарств.
Важно отметить, что когнитивные способности медсестер, принимавших антибиотики, были несколько снижены, когда за ними наблюдали семь лет спустя. Хотя это всего лишь корреляция, исследователи полагают, что это может быть связано с вызванными антибиотиками изменениями в кишечнике.
Несомненно, нам всем следует уделять немного больше внимания нашей микробиоте. Средиземноморская диета с высоким содержанием клетчатки, особенно овощей, является хорошим началом. Ферментированные продукты, такие как квашеная капуста и кефир, также могут быть полезны. Такая еда общедоступна и не ударит по вашему карману, зато принесет много пользы.
Отношения, которые у нас сложились с нашей микробиотой, во многом похожи на союзничество. Микробы — наши постоянные компаньоны, и необходимо помнить об этом для поддержания как физического, так и, вероятно, психического благополучия.
