Химический контроль мозга

Кишечные микробы контролируют многие функции нашей нервной системы и головного мозга, вырабатывая разнообразные нейротрансмиттеры (нейромедиаторы) и нейромодуляторы, а также влияя на выработку тех же самых нейроактивных веществ человеческими клетками нашего организма. Вещества, высвобождаемые кишечными микробами, достигают головного мозга с кровью, поступающей от желудка и кишечника в воротную (портальную) вену, а затем в печень и печеночные вены. Список нейроактивных метаболитов кишечных микробов каждый год пополняется все новыми соединениями. Сегодня он включает:

серотонин (вырабатываемый некоторыми видами Enterococcus);

дофамин (вырабатываемый некоторыми видами Bacillus);

гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) (вырабатываемая некоторыми видами Lactobacillus и Bifidobacterium);

ацетилхолин (вырабатываемый некоторыми видами Lactobacillus);

гистамин (вырабатываемый некоторыми видами Lactobacillus);

норадреналин (вырабатываемый некоторыми дрожжами, Escherichia и некоторыми другими бактериями).

Серотонин – нейротрансмиттер, регулирующий сон, настроение и аппетит, а также влияющий на некоторые когнитивные функции (например, память и обучение), деятельность сердечно-сосудистой системы, моторику кишечника, эякуляцию и опорожнение мочевого пузыря. Вот почему уровень серотонина в организме имеет большое значение для нашего здоровья, самочувствия и настроения. О важности поддержания надлежащего баланса нейроактивных веществ в организме свидетельствует огромная популярность препарата прозак и других селективных ингибиторов обратного захвата серотонина. Но вопрос о том, в какой степени наши микробы контролируют баланс нейроактивных веществ в организме, до сих пор остается открытым. Значительную часть серотонина вырабатывают специализированные клетки толстого кишечника. Установлено, что кишечные микробы способны регулировать продукцию серотонина этими клетками благодаря метаболитам, вырабатываемым особыми спорообразующими кишечными бактериями. Логично предположить, что, контролируя такие важные аспекты нашего бытия, микробы могут делать с нами все что угодно. Теперь, однако, если их диктат нам не нравится, мы можем быстро выдворить неугодных сожителей из организма и заселить его новыми партнерами.

С каждым годом появляется все больше научных данных, свидетельствующих о том, что микробы и их специфические формы деятельности сильно влияют на наше настроение и даже могут вызывать тревогу и депрессию. Кроме того, гормоны, нейротрансмиттеры и другие метаболиты, непосредственно вырабатываемые кишечными микробами, способны эпигенетически программировать наше неврологическое развитие и тем самым желательным для себя образом модифицировать наше поведение. Такое программирование осуществляется в самом начале жизни и оказывает влияние на всю нашу последующую жизнь. Как недавно показала группа исследователей из Национального ирландского университета в Корке, у стерильных (безмикробных) животных, лишенных нормальной кишечной микрофлоры, отмечалась аномальная экспрессия генов в миндалине – структуре головного мозга, тесно связанной с эмоциями и поведением.

У безмикробных мышей отсутствовало желание и/или способности к общению с сородичами. Поведение этих зверьков было совершенно антисоциальным. Джон Крайен и его сотрудники предположили, что эволюция социальных взаимодействий, включая эволюцию социального коллективного разума, в первую очередь, вероятно, была направлена на то, чтобы обеспечить возможность обмена микробами между людьми. Проблема коллективного сознания – «менталитет улья», общие ценности и социальное сознание сообществ людей – обсуждалась многими учеными. Очевидно, однако, что любая будущая дискуссия о функционировании коллективного сознания и коллективного бессознательного должна будет учитывать существование микробов.

Исследования Джона Крайена позволяют по-новому взглянуть на то, что может произойти с младенцами и детьми в результате их лечения антибиотиками широкого спектра действия, разрушающими их микробиом. Как в постнатальной, так и в более поздней жизни ребенка существуют критические периоды развития мозговых функций, контролируемые состоянием микробиома. Команда Крайена изучала поведенческие эффекты этих событий в опытах на мышах. Ученые обнаружили, что изменения микробиома у мышат, вызванные дачей им антибиотиков после прекращения материнского вскармливания, приводили к изменению «взрослого» микробиомного профиля и когнитивной недостаточности. Помимо когнитивных нарушений для взрослых безмикробных мышей были характерны социальные взаимодействия, сильно напоминавшие социальные взаимодействия детей-аутистов. Эти факты свидетельствуют об огромной неврологической важности статуса микробиома в ранней жизни и о том, что любые вмешательства, вызывающие нарушения микробиома в раннем периоде, могут отрицательно влиять на функции мозга на протяжении всей последующей жизни человека или животного.

Дисбаланс микробиома может оказывать негативное влияние на мозг через воспаление. Наши микробы – источник как провоспалительных, так и противовоспалительных сигналов. Но нарушение микробного баланса (например, вследствие чрезмерного размножения в кишечнике некоторых бактерий) чревато катастрофическими последствиями для организма. Провоспалительные сигналы могут повысить кишечную проницаемость, а также уровень как системного воспаления, так и воспаления центральной нервной системы. В первую очередь на многие из этих бактериальных сигналов реагируют резидентные макрофаги головного мозга, то есть клетки микроглии. Неадекватная активация этих клеток чревата нейродегенеративными и нейродеструктивными процессами. Лечение депрессии, психических болезней и нейродегенеративных расстройств – невероятно сложное дело, справиться с которым помогает лишь подавление микробных сигналов, вызвавших неадекватное воспаление нервных тканей. До сих пор борьба с этими расстройствами ведется главным образом в тех частях нашего тела, где возникают воспалительные повреждения (головной мозг, кишечная выстилка), а их первопричина – микробный дисбаланс – обычно игнорируется. Между тем получены обнадеживающие данные, что изменение баланса кишечной микрофлоры человека позволяет ослабить системное воспаление.

Пришло время переосмыслить понятие о психическом здоровье с точки зрения современных представлений о суперорганизме.

Как вы думаете, какое рецептурное лекарство было бестселлером в США в 2014 г.? По данным американской компании WebMD, занимающейся сбором и анализом информации из области медицины и здравоохранения, этим лекарством был абилифай, общий объем продаж которого с июля 2013 по июнь 2014 г. составил 7,2 млрд долларов. Абилифай (одно из торговых названий препарата арипипразола) – антипсихотическое (нейролептическое) средство, изменяющее биохимию головного мозга главным образом за счет ослабления активности дофаминовых рецепторов мозга. Он применяется для лечения депрессии, шизофрении, биполярного расстройства и поведенческих расстройств у детей. Один из побочных эффектов этого препарата – повышенный риск самоубийства у молодых людей. Но в эпоху микробиома, когда мы знаем, что работой головного мозга могут управлять кишечные микробы, назначение столь «тяжелых» и опасных лекарств уже не является единственным выбором врачей. Хотите изменить свою жизнь? Измените свой микробиом!

Наш головной мозг роднит с иммунной системой одно важное обстоятельство: для правильного развития и нормального функционирования им необходим сбалансированный, здоровый микробиом. Распространенность и тяжесть последствий неврологических болезней и расстройств достигли сегодня просто пугающей степени. Как было недавно установлено в исследовании, проведенном в 20 странах мира, смертность от неврологических болезней за период между 1990 и 2010 гг. росла небывалыми темпами и стала сравнимой со смертностью от рака и сердечно-сосудистых заболеваний. Так, смертность от рака в США за 20 лет обнаружила двукратное (в процентном исчислении) падение, а смертность от неврологических болезней – двукратный рост. Ученые предполагают, что более резкий рост смертности от неврологических болезней по сравнению со смертностью от других категорий заболеваний может быть связан с различной эффективностью используемых методов лечения. Тем больше оснований для обстоятельного изучения возможностей защитить головной мозг и другие части нервной системы с помощью манипуляций с микробиомом.

Особенно высокая смертность от неврологических расстройств отмечается в США. По оценкам ученых, сегодня каждый третий житель этой страны преклонного возраста умирает от болезни Альцгеймера или какой-нибудь иной формы деменции. Впрочем, высокая смертность – далеко не единственное бедствие, связанное с «неврологической составляющей» глобальной эпидемии НИЗ. Возможно, еще бульшую тревогу вызывает недавний взрыв заболеваемости психическими и поведенческими расстройствами среди детей. Согласно недавним статистическим данным, сегодня на каждые 68 американских детей приходится один ребенок с тем или иным расстройством аутистического спектра и до 20 % детей страдают теми или иными психическими нарушениями, которые ежегодно обходятся государству в 247 млрд долларов. Учитывая, что подрастающему поколению грозят многочисленные серьезные НИЗ, нередко требующие постоянной заботы, а стареющему поколению беби-бумеров (то есть людей, родившихся между 1943 и 1963 гг.) приходится разбираться со своими наборами НИЗ, которые тоже нуждаются в посторонней помощи, возникает закономерный вопрос: много ли в стране останется людей, способных оказывать эти заботы и помощь? Попытки обуздать эпидемию НИЗ с помощью неэффективных подходов и метода «латания дыр» однозначно заведут нас в тупик.