К концу 90-х годов педиатр из Чикаго Ричард Сэндлер слышал от родителей детей-аутистов одну и ту же историю так много раз, что больше не мог считать ее простым совпадением. Эта история заключалась в следующем. У ребенка, который только начинал ходить, возникла незначительная инфекция, к примеру воспаление среднего уха. Врач назначил противомикробный препарат широкого спектра действия, что было стандартной практикой. После завершения курса лечения у ребенка появилась тяжелая диарея, перешедшая в полухроническую форму. Затем ребенок прекратил разговаривать и играть. Он потерял интерес к общению с другими людьми. В конце концов, после того как все больше впадающие в отчаяние родители обошли с ребенком всех возможных врачей в поисках ответа, ему был поставлен диагноз «регрессивный аутизм».

Безусловно, аутизм считался расстройством развития — другими словами, каким бы ни был дефект или дисфункция, все происходило в головном мозге. Однако у такого развития событий было зловещее сходство с другой тревожной инфекцией, но не мозга, а кишечника. В больницах по всей стране настоящим бедствием стала устойчивая к антибиотикам бактерия Clostridium difficile, которая также наносила удар после того, как антибиотики нарушали микрофлору. Эта бактерия вызывала изнуряющую диарею и даже приводила к смерти. Кроме того, она (хотя мало кто об этом знал) могла вызывать симптомы, которые на первый взгляд казались неврологическими, но на самом деле были следствием тяжелого воспаления кишечника: бред, галлюцинации и даже повторяющиеся обсессивно-импульсивные действия.

Сэндлер поставил вопрос так: может ли регрессивный аутизм возникать под воздействием условно-патогенного микроорганизма, который захватывает нарушенную экосистему кишечника после приема антибиотиков?

Чтобы проверить эту идею, Сэндлер назначил десяти детям-аутистам курс ванкомицина, антибиотика широкого спектра действия. Будучи принят в форме таблеток, этот препарат не поступает в кровь, поэтому любые замеченные перемены были бы обусловлены изменениями в микрофлоре.

Почти как по волшебству состояние восьми из десяти детей улучшилось. Они начали смотреть родителям в глаза и разговаривать. Однако эти улучшения были краткосрочными: когда через восемь недель курс лечения закончился, дети вернулись в прежнее состояние. У Сэндлера возникла мысль, что в этом и заключается подсказка. Какой бы микроб ни был причиной аутизма (это мог быть такой вырабатывающий нейротоксины вид, как бактерия Clostridium tetani, вызывающая столбняк), он явно устойчив к противомикробным препаратам.

А может быть, вообще нет никакого конкретного патогена. Возможно, нарушена вся экосистема.

На протяжении следующего десятилетия Сидни Файнголд, микробиолог медицинского центра при Управлении по делам ветеранов войны в Лос-Анджелесе и соавтор первого исследования, продолжал заниматься этой темой. Он обнаружил, что микрофлора детей, страдающих регрессивным аутизмом, существенно отличается от микрофлоры обычных детей из контрольной группы.

Пожалуй, наиболее примечательно то, что дети-аутисты оказались носителями необычных бактерий рода десульфовибрио. Эти бактерии широко распространены на нефтяных месторождениях и вырабатывают сероводород в качестве побочного продукта. В процессе лечения обычной ушной инфекции уничтожается множество «хороших» бактерий, но остается посев этих «плохих» бактерий. В отсутствие конкурентов бактерии бурно развиваются.

С учетом результатов работы Файнголда канадский исследователь Деррик Макфейб разработал эксперимент с моделированием на грызунах, чтобы продемонстрировать воздействие резидентных бактерий на развитие мозга. Его заинтриговали истории о детях-аутистах, которые требовали джанк-фуда, а когда съедали такую пищу, у них усугублялись симптомы. Может быть, виной тому бактерии? Некоторые из них, например Bacteroidetes, которыми богат кишечник аутистов, вырабатывают пропионовую кислоту. В надлежащем количестве пропионат приносит пользу. Однако Макфейб считал, что избыточное содержание этого вещества может вызывать неврологические заболевания. В 70-х годах было обнаружено, что противоэпилептический препарат вальпроевая кислота, напоминающая пропионовую кислоту, вызывает аутизм у детей, если ее назначают будущим матерям на ранних сроках беременности. Возможно, нечто подобное происходит с людьми — не в результате приема лекарственного препарата, а под воздействием чрезмерного роста популяции бактерий, вырабатывающих пропионат?

Как и следовало ожидать, введение крысам этого вещества сделало их похожими на аутистов. Они стали гиперактивными, у них появилась неконтролируемая реакция вздрагивания и нарушилось социальное поведение. Подобно людям, самцы крыс были более чувствительными к такому лечению, чем самки. Кроме того, в мозге крыс начался воспалительный процесс, подобный тому, что наблюдал Карлос Пардо у людей.

Макфейбу еще предстоит провести эксперимент от начала до конца (изучив всю цепочку, от бактерий в кишечнике до нарушений поведения), однако его модель показывает, что избыточное количество продуктов жизнедеятельности обычных бактерий может вызывать проблемы. Макфейб использует в качестве аналогии кроликов в Австралии. Кролики обитают в Северной Америке, будучи неотъемлемой частью экосистемы. Однако привезите кроликов в Австралию, где нет естественных хищников, которые охотились бы на них (именно это произошло в XIX столетии), «и получите полную неразбериху», — говорит он. Популяция кроликов увеличивалась по экспоненте и со временем достигла десятков миллионов. В итоге они лишили растительности и без того скудный, засушливый ландшафт. «Дело не только в том, какие микробы у вас есть, — говорит Макфейб. — Дело в том, как они взаимодействуют друг с другом в рамках микробиома».

Однако наличие некоторых микробов играет важную роль. Помните ? У них были уменьшены сердце и легкие и недостаточно развита иммунная система. В 2011 году шведские ученые заявили, что у стерильных мышей также несколько деформирован мозг и изменено поведение. Без микробной стимуляции гены, которые должны быть настроены на низкий уровень активности, переключились на предельный режим. Синапсам головного мозга этих мышей (связям между нейронами) не была свойственна пластичность. Мышам было трудно обучаться. Они охотно исследовали открытую местность и в целом были менее встревоженными — два потенциально опасных аспекта поведения для животных, которые часто становятся пищей хищников.

Когда ученые восстанавливали микробиоту, эти нарушения исчезали, но только если это вмешательство происходило на раннем этапе жизни. Если мыши становились старше определенного порогового возраста, не получая микробной стимуляции, нейродефицит, обусловленный жизнью без микробов, становился необратимым.

«Чтобы вырастить мозг, нужны кишки», — так написала Бетти Даймонд об этом революционном исследовании. (Она не принимала в нем участия.) При отсутствии стимуляции иммунной системы комменсальной микробиотой происходили необратимые изменения структуры нейронных цепей мозга. Методом экстраполяции можно сделать вывод: нарушение микробиоты теоретически может изменить нейронные цепи головного мозга. «Это влечет за собой множество последствий», — отметила Даймонд.