Полная информированность пищеварительного тракта

Всякий раз, когда мы что-то едим или пьем, пищеварительная система сбора данных передает массу важной информации маленькому мозгу в кишечнике (энтеральной нервной системе) и головному мозгу. Оба мозга заинтересованы в получении этой информации, но их интересуют разные ее составляющие.

Маленькому мозгу информация нужна, чтобы генерировать оптимальные пищеварительные реакции и при необходимости вывести из организма токсины, удалив содержимое пищеварительного тракта через оба его конца – в виде рвоты или диареи (поноса). В обрабатываемых им отчетах сообщается об объеме и составе пищи, попадающей в ЖКТ (в том числе информация о химических веществах, удельных долях жира, белка и углеводов, о концентрации, консистенции и размерах частиц). Эти сообщения также содержат результаты анализа, выявляющего признаки враждебных вторжений в ЖКТ бактерий, вирусов или других токсинов из зараженной пищи. Если маленький мозг получит информацию о высоком содержании жира в попавшем в желудок десерте, он замедлит скорость опорожнения желудка и перемещения содержимого по кишечному тракту. Если поступит информация о низкой калорийности пищи, маленький мозг ускорит освобождение желудка, чтобы поглотить достаточное количество калорий. А получив информацию о потенциально опасных нарушителях, маленький мозг стимулирует секрецию воды и меняет характер перистальтики, освобождая желудок и ускоряя перемещение содержимого по всей длине тонкой и толстой кишки, чтобы быстрее удалить из организма провоцирующее вещество.

Головной мозг больше озабочен общим состоянием здоровья и благополучия организма. Он контролирует сигналы, поступающие из ЖКТ, и объединяет их с сигналами из других частей организма и с информацией о среде, в которой обитает человек. Головной мозг отслеживает все, что происходит в энтеральной нервной системе, а кроме этого, его очень интересуют реакции ЖКТ, ведь состояние пищеварительного тракта отражает наше эмоциональное состояние. Например, когда мы сердимся, в желудке и толстой кишке происходят болезненные сокращения, а когда находимся в состоянии депрессии, активность желудочно-кишечного тракта будет нулевой. Образно говоря, головной мозг внимательно следит и за театром, и за пьесой, которая разыгрывается на сцене ЖКТ. Головной мозг почти наверняка также получает информацию, создаваемую триллионами микроорганизмов, обитающих в пищеварительной системе. Вопрос о сигналах, поступающих из ЖКТ в головной мозг, привлек внимание исследователей всего несколько лет назад. Хотя мозг ведет постоянный мониторинг всей сенсорной информации, поступающей из ЖКТ, свои повседневные обязанности он делегирует другим органам, в данном случае – энтеральной нервной системе. Непосредственно в процесс головной мозг вмешивается, только когда требуется совершить какое-то действие или когда ситуация несет серьезную угрозу и необходима ответная реакция головного мозга.

Неважно, бодрствует человек или спит – на протяжении всего дня пищеварительный тракт с помощью различных сенсорных механизмов каждую миллисекунду сообщает головному мозгу обо всем, что происходит внутри организма. Однако ЖКТ – не единственная часть организма, обеспечивающая постоянной обратной связью центральную нервную систему. Головной мозг постоянно получает сенсорную информацию от каждой клетки и каждого органа. Легкие и диафрагма передают механические сигналы в головной мозг каждый раз при вдохе и выдохе, сердце производит механические сигналы с каждым ударом, стенки артерий посылают сигналы о давлении крови, а мышцы передают информацию об уровне их тонуса.

Ученые называют эти текущие отчеты о состоянии организма интероцептивной информацией – информацией, которую головной мозг затем использует для поддержания баланса систем организма и их бесперебойного функционирования. Хотя интероцептивная информация поступает от каждой клетки организма, сообщения, направляемые в головной мозг пищеварительным трактом и его сенсорными системами, уникальны по огромному числу, разнообразию и сложности. Чтобы это понять, начните хотя бы с того факта, что сенсорная сеть ЖКТ распространена по всей поверхности его оболочки, а она в 200 раз больше поверхности кожи и сопоставима с площадью баскетбольной площадки. Теперь представьте баскетбольную площадку с миллионами крошечных механических датчиков, которые собирают информацию о движениях игроков, их весе, ускорениях и торможениях, о каждом прыжке и последующих приземлениях в ходе игры. А поскольку сигналы пищеварительного тракта также включают данные о химических, пищевых и других параметрах, наша метафора в первом приближении дает представление об огромном объеме информации, закодированной во внутренних ощущениях.

Скоростная трасса для сообщений между мозгом и ЖКТ

Блуждающий нерв играет особенно важную роль в доведении ощущений из пищеварительного тракта до головного мозга. Именно блуждающий нерв связывает с мозгом подавляющее большинство клеток ЖКТ и рецепторы, которые кодируют его ощущения. Многие сигналы, посылаемые в головной мозг микробиотой ЖКТ, также передаются через этот канал коммуникаций. В исследованиях нарушений кишечной микробиоты и ее влияния на эмоциональное поведение грызунов это влияние больше не наблюдалось после того, как блуждающий нерв был рассечен. При этом блуждающий нерв – не односторонний канал связи, скорее это шестиполосная скоростная трасса, даже в час пик обеспечивающая движение в обоих направлениях (хотя 90 % трафика направлено от ЖКТ к головному мозгу). Блуждающий нерв обеспечивает такой напряженный трафик, поскольку является одним из главных регуляторов работы внутренних органов, связывающим мозг не только с ЖКТ, но и со всеми другими органами.

Особую важность этой системы связи между мозгом и пищеварительным трактом для благополучия организма можно показать на примере еще одного моего пациента. Во время учебы в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе я встретил Джорджа Миллера, который уже давно страдал от симптомов обширной язвы двенадцатиперстной кишки – первой части тонкой кишки. Мало того что при обострении язвы его мучили боли, ему дважды пришлось ложиться в больницу, когда открывалось острое кровотечение. Поскольку Джордж страдал от этих симптомов уже много лет, гастроэнтеролог решил направить его к хирургу, чтобы тот перерезал блуждающий нерв, стимулирующий выработку кислоты в желудке. Рассказы таких пациентов, как Миллер, и изучение развития симптомов, возникающих после рассечения блуждающего нерва, многое объяснили нам в природе внутренних ощущений и в том, что происходит с людьми, которые лишены возможности получать интероцептивную информацию из жизненно важного источника.

В начале 1980-х гг. врачи и особенно хирурги считали, что самый простой и эффективный способ остановить выработку желудком избыточного количества кислоты и вылечить язвенную болезнь – это рассечение блуждающего нерва, трункулярная ваготомия. Эти операции делали, не задумываясь о потоке информации, проходящей через блуждающий нерв в головной мозг, и о возможной важности этой информации для нашего общего самочувствия. К счастью, сейчас врачи редко прибегают к таким радикальным процедурам, как ваготомия, поскольку могут лечить большинство язв при помощи лекарств.

Прооперировали Миллера успешно, если под успехом понимать то, что язва его больше не беспокоила. Однако цена, которую он за это заплатил, была огромной. После операции он стал испытывать множество неприятных ощущений в пищеварительном тракте. Он не только чувствовал, что объелся, даже съев небольшой объем пищи, но еще и испытывал постоянную тошноту. Прибавились и такие симптомы, как рвота, судороги, боли в животе и диарея.

Врачи не могли объяснить причин возникновения этих симптомов, в число которых входили такие симптомы неясной природы, как учащенное сердцебиение, потливость, головокружение и сильная усталость. Врачи предположили, что у Миллера усиление невротизма и «синдром альбатроса». Этот термин используется, когда операция, как в случае Миллера, приводит к успешному излечению язвы желудка, но оставляет неприятные ощущения в ЖКТ: боли в животе, тошноту, рвоту и плохое усвоение пищи. Теперь мы понимаем, что по крайней мере во многих случаях симптомы имеют прочную физиологическую основу.

Сегодня мы знаем о сложном характере внутренних ощущений в ЖКТ и важной роли, которую играет блуждающий нерв в передаче этих сигналов в гипоталамус и лимбическую систему. Эти области мозга в свою очередь влияют на широкий спектр таких жизненно важных функций, как боль, аппетит, настроение и даже на когнитивные показатели. Оглядываясь назад, сейчас уже несложно понять, что закрытие этой жизненно важной информационной скоростной трассы (по значимости сопоставимой, например, с шоссе номер 405 в Лос-Анджелесе) сильно влияет на ощущения человека, которые он испытывает по утрам, когда просыпается, или во время еды.

Вряд ли мы когда-нибудь узнаем до конца, какие именно механизмы вызывали такие мучительные симптомы, как у Миллера, поскольку в настоящее время ваготомию проводят весьма редко. Вновь возник интерес к роли блуждающего нерва при передаче сенсорной информации из ЖКТ в основные центры управления в мозге. Новым способом вызывать ощущения в ЖКТ считается электрическое или фармакологическое стимулирование блуждающего нерва, которое сейчас применяется для лечения ряда мозговых нарушений, в том числе депрессии, эпилепсии, хронической боли, ожирения и даже для таких хронических воспалительных заболеваний, как артрит. Новые данные еще раз подтверждают важность общения между блуждающим нервом, головным мозгом и ЖКТ для здоровья и самочувствия людей.