Ви є тут

Back to top

Как кишечные бактерии влияют на функционирование мозга?

Перевод Ольга Денисова

Источник: http://www.theatlantic.com/health/archive/2015/06/gut-bacteria-on-the-brain/395918/?utm_source=SFFB

Некоторые исследователи считают, что микробиом человека может влиять на способ мышления и чувства.

На сегодняшний день, идея о том, что кишечная флора влияет на здоровье человека, не является революционной. Многие люди знают, что эти бактерии влияют на пищеварение, аллергии и метаболизм.  Эта тенденция распространилась практически повсеместно: регулярно появляются все новые книги, в которых точно описывается, какая диета приведет к оптимальной бактериальной флоре. 

Но влияние этих бактерий может распространиться гораздо дальше - в самый мозг человека. Растущее количество исследователей по всему миру  расследует,  как микробиом влияет на мысли и чувства человека. Ученые нашли доказательства того, что это собрание – около тысячи разных видов бактерий и триллионов клеток, которое весит от 0,5 до 1,5 кг – может играть решающую роль при таких состояниях как аутизм, тревожность, депрессия и другие расстройства.

“Возникла резкая вспышка интереса к связям между микробиомом и мозгом”- говорит Эмеран Мэйер, гастроэнтеролог Университета Калифорнии, Лос-Анжелес, которая изучает вопрос последние пять лет.

 

Действительно интригующая работа была проделана по аутизму. Десятилетиями родители, врачи и исследователи замечали, что более ¾ людей с аутизмом имеют такие расстройства работы желудочно-кишечного тракта, как проблемы с пищеварением, пищевые аллергии или чувствительность к глютену. Благодаря этим знаниям, ученые провели потенциальные параллели между кишечными бактериями и аутизмом; несколько недавних исследований выявили, что микробиом людей с расстройствами аутического спектра, значительно отличается от контрольных групп. Микробиолог Калифорнийского Института Технологий Саркис Мазманян сосредоточился на распространённом виде бактерий под Bacteroides fragilis, которые были найдены у некоторых детей с аутизмом в меньшем количестве. В работе, опубликованной два года назад в газете Cell, Мазманян  и несколько его коллег ввели человеческую B. fragilis мышам с симптомами, похожими на аутизм. Лечение меняло состав микробиома мышей, и что важно, положительно влияло на их поведение: они стали менее тревожными, более общительными с другими мышами и снизилось количество повторяющихся действий.

Как именно бактерии взаимодействуют с заболеванием – как пусковой механизм или как щит – остается загадкой. Но Мазманян и его коллеги установили возможную связь - химическое вещество под названием 4-этилфенилсульфат или 4 EPS, которое, по всей видимости, вырабатывают кишечные бактерии. Они выявили, что уровень 4EPS в крови мышей с симптомами аутизма в 40 раз выше, чем у других мышей.  Связь между уровнем  4EPS и мозгом не ясна, но когда животным вводили соединение, у них развивались симптомы, похожие на аутизм.  

“Мы сможем побороть эти недуги. Если перекрыть кран, который производит это соединение, симптомы исчезают.”

Мазманян, который в 2012 году удостоился Гранта Мак-Артура за свою работу в сфере микробиома, видит в этом «потенциальный прорыв» в понимании того, как бактерии влияют  на аутизм и другие неврологические расстройства.  Он говорит, что результаты исследований на сегодняшний день предполагают лечение недуга путем регулирования бактериальной флоры, по крайней мере, у некоторых пациентов. “Мы сможем побороть эти недуги,” говорит Мазманян. “Если перекрыть кран, который производит это соединение, симптомы исчезают. Это мы увидели на примере мышей.”

Ученые так же собрали свидетельства того, что кишечные бактерии могут влиять на беспокойство и депрессию. Стефан Коллинз, исследователь в области гастроэнтерологии Университета Мак Мастер в Гамильтоне, Онтарио, выявил, что штаммы бактерий lactobacillus и bifidobacterium, уменьшают «тревожность» в поведении мышей  (ученые не любят употреблять термин «тревожность», поскольку невозможно спросить у мыши, что она на самом деле чувствует). Штаммы этих бактерий так же присутствуют в кишечнике человека. В одном исследовании, он и его коллега взяли кишечные бактерии у группы мышей, склонных к беспокойному поведению и поместили эти бактерии в организмы мышей из спокойной группы. Результат: у спокойных животных появилась тревожность.

В общем, обе эти бактерии кажутся основными игроками на оси кишечник-мозг. Джон Краен, нейробиолог Университетского Колледжа Корка в Ирландии, исследовал влияние обеих бактерий на депрессию у животных. Согласно работе, опубликованной в 2010 году в издании Neuroscience, он давал мыши либо bifidobacterium , либо антидепрессант Lexapro; затем он подвергал их серии стрессовых ситуаций, включая тест, в котором измерялось,  как долго они будут плавать в емкости с водой без возможности выбраться из нее (через некоторое время их извлекали из воды, не давая утонуть). Оба, и бактерия, и лекарство, были эффективны в усилении непоколебимости животных и снижении уровня гормонов, ответственных за стресс. Другой эксперимент, на этот раз с использованием lactobacillus, имел схожие результаты. Краен запускает исследование с людьми (используя другие показатели, кроме теста с водой, чтобы измерить реакцию объекта).

На сегодняшний день, исследования мозга на основе микробиома проводились только на мышах. Но было также несколько исследований с привлечением людей. Например, Коллинз ввел бактерии, взятые у беспокойных людей, мышам «без бактерий» – животных (очень тщательно) выращивали таким образом, чтобы их кишечник не содержал бактерии вообще. После введения бактерий, эти животные стали вести себя более беспокойно.

В других исследованиях изучали людей целиком, а не только их микроорганизмы. В работе, опубликованной в мае 2015 года в выпуске «Psychopharmacology» Оксфордского Университета, нейробиолог Фил Берне исследовал, влияют ли пребиотики — группы углеводов, которыми питаются кишечные бактерии, - на уровень стресса у людей в контрольной группе из 45 волонтеров. Некоторым объектам давали принять 5,5 г. порошкообразных углеводов, известных как галактоолигосахариды, или ГОС, в то время, как другим давали плацебо. Предыдущие исследования на мышах теми же учеными, показали, что этот углевод усиливал Lactobacillus и Bifidobacteria; у мышей с большим количеством этих бактерий так же был повышен уровень нескольких нейромедиаторов, которые влияют на тревожность.

В этом эксперименте объекты, которые употребляли ГОС,  имели меньший уровень ключевого гормона стресса кортизола.   В тесте, при котором на экране быстро чередовались слова, группа людей, которые принимали ГОС, больше концентрировались на позитивной информации и менее – на негативной. Этот тест часто используется для измерения уровня тревожности и депрессии, так как при подобных состояниях пациенты чаще несознательно фокусируются на угрозах или отрицательных стимулах. Берне и его коллеги отметили схожие результаты у тех объектов, кто принимал антидепрессанты и у тех, кто принимал препараты, подавляющие тревожность.

Возможно, самое известное исследование на людях провел Мэйер из Университета Калифорнии. Он набрал 25 объектов, полностью здоровых женщин. На протяжении четырех недель, 12 из них дважды в день употребляли по стакану йогурта, доступного в розничной продаже, в то время как остальные этого не делали. Йогурт – это пребиотик, который  содержит живые бактерии, в данном случае состоящий из четырех видов: bifidobacteriumstreptococcuslactococcus, и lactobacillus. До и после исследования, объектам делали сканирование мозга, чтобы измерить их реакцию на серию изображений с разными выражениями лица: счастье, грусть, злость и т.д.  

“Мы абсолютно не ожидали, что употребление йогурта дважды в день на протяжении четырех недель может как-то повлиять на мозг.”

К удивлению Мэйера, результаты исследований, опубликованные в 2013 году в издании «Gastroenterology», показывали значительную разницу между двумя группами; те, кто употреблял йогурт,  более спокойно реагировали на изображения, чем контрольная группа. «Разница была заметная», говорит Мэйер,  “Мы абсолютно не ожидали, что употребление йогурта дважды в день на протяжении четырех недель может как-то повлиять на мозг.” Он считает, что йогуртовые культуры изменили состав микрофлоры кишечника у объектов, и что это привело к выработке веществ, которые меняют химию мозга.

Еще не понятно как микробиом влияет на мозг. Большинство исследователей соглашается, что бактерии, возможно, влияют на мозг многими механизмами одновременно. Ученые выявили, что кишечные бактерии вырабатывают нейромедиаторы, такие как серотонин, допамин и ГАМК (гамма-аминомасляная кислота), каждый из которых играет важную роль в настроении (многие антидепрессанты увеличивают уровень этих веществ). Определенные организмы так же влияют на то, как люди усваивают эти вещества, успешно регулируя их количество в крови и в мозгу. Кишечные бактерии так же могут синтезировать другие нейроактивные химические вещества, включая один, под названием битурат, который связывают со снижением тревожности и депрессии. Краен и другие так же показали, что некоторые бактерии могут активировать блуждающий нерв, - оснувную линию комуникации между кишечником и мозгом. Так же, микробиом связан с иммунной системой, которая и сама влияет на настроение и поведение.

Эта взаимосвязь бактерий и мозга кажется логичной с точки зрения эволюции. В конце концов, бактерии жили в человеческом организме на протяжение миллионов лет. Краен предполагает, что за все это время, хотя бы несколько видов бактерий могли выработать способ влиять на поведение своих «хозяев». Изменять настроение – стратегия выживания для бактерий и он уверяет, что «счастливые люди тянутся к социуму. И чем более мы общительны, тем больше возможности у бактерий и микробов перемещаться и распространяться».

Пока ученые больше узнают о взаимосвязи кишечника и мозга, Краен считает, что эту «сеть» можно взломать для того, чтобы лечить психические расстройства. «Эти бактерии можно будет использовать, как мы, например, используем «Валиум» или «Прозак», говорит Краен. И, поскольку у этих бактерий огромный опыт по влиянию на наш мозг, использование их может быть более точным, чем средства современной фармакологии, что может означать меньше побочных эффектов. «Я считаю, эти бактерии могут иметь реальный эффект на то, как мы лечим подобные расстройства» - говорит Краен. «Это абсолютно новый способ модулирования функции мозга.»