Когда связь между ЖКТ, микробиотой и мозгом выходит из равновесия

Здоровье любой экосистемы можно выразить через уровень ее устойчивости и гибкости (способности к самовосстановлению) при воздействии поражающих факторов и возникновении отклонений. Основными факторами, от которых зависит сохранение здоровья экосистемы, являются разнообразие и обилие составляющих ее организмов. То же самое верно в отношении экосистемы кишечной микробиоты. Появляется все больше доказательств того, что развиваются расстройства сообщества кишечных микроорганизмов, которые выводят эту экосистему из здорового стабильного состояния, в результате чего возникают расстройства кишечника (состояние, называемое дисбиозом). Так, сообщалось, что одно из самых серьезных и наиболее выраженных состояний дисбиоза наблюдалось у небольшого числа пациентов, которых в больницах лечили антибиотиками. После этого лечения у них начались сильная диарея и воспалительные поражения кишечника. Такие заболевания, как псевдомембранозные колиты, развиваются, когда лечение антибиотиком широкого спектра действия приводит к значительному снижению разнообразия и количества нормальной кишечной микробиоты, что облегчает вторжение в организм патогенной Clostridium difficile – разновидности анаэробных грамположительных бактерий рода C. difficile. Еще одним подтверждением важности разнообразия микроорганизмов для здоровья кишечника является наблюдение, согласно которому воспаление толстой кишки можно быстро вылечить, если восстановить нарушившуюся структуру микробиоты кишечника. Единственным доступным сейчас способом восстановить разнообразие микробиоты у таких пациентов является перенос неповрежденной фекальной микробиоты от здорового донора в кишечник пациента. Это лечение, известное под названием «трансплантация фекальной микробиоты», приводит к почти чудесному восстановлению собственного состава микробиоты. Подробнее об этом новом типе лечения мы расскажем несколько позже.

В то же время гораздо меньше стали понятны степень влияния и истинная роль состояния дисбиоза в возникновении патофизиологии других хронических заболеваний пищеварительного тракта (неспецифический язвенный колит, болезнь Крона, синдром раздраженного кишечника), относящихся к расстройствам связи между головным мозгом и ЖКТ. Здесь еще много неясного. В мире от выраженного СРК, нарушений функций кишечника, болей и дискомфорта в животе страдает около 15 % населения. Ряд исследований показывает, что у части пациентов наблюдаются изменения в сообществах микроорганизмов в ЖКТ, но пока не ясно, какие из доступных методов восстановления баланса кишечной микробиоты (прием антибиотиков, пробиотиков, специальная диета или трансплантация фекальной микробиоты) лучше всего подходят конкретным пациентам.

Растущая роль микроорганизмов

Еще несколько лет назад все рассказанное выше было бы воспринято как научная фантастика. Однако новые открытия ученых подтверждают, что наш мозг, ЖКТ и населяющие его микроорганизмы общаются друг с другом на общем биологическом языке. Но как эти невидимые существа могут что-то нам говорить? Как мы можем их услышать, как вообще возможно такое общение?

Микроорганизмы обитают не только в содержимом нашего кишечника, многие их них располагаются в тончайших слоях слизи и клеток, которые выстилают внутреннюю оболочку ЖКТ. В этой уникальной среде обитания микроорганизмы почти неотделимы от иммунных клеток пищеварительной системы и многочисленных клеточных датчиков, которые декодируют ощущения, возникающие в ЖКТ. Другими словами, эти микроорганизмы живут в тесном контакте с основными системами сбора информации в организме. Такое расположение позволяет им вслушиваться в сигналы головного мозга, которые он посылает пищеварительному тракту: например, о том, насколько глубоко вы переживаете стресс или, наоборот, чувство счастья, испытываете ли вы беспокойство или гнев, причем даже тогда, когда вы сами не в полной мере осознаете свое эмоциональное состояние. Но микроорганизмы не ограничиваются прослушиванием этой информации. Это кажется невероятным, но они занимают позицию, позволяющую влиять на наши эмоции, генерируя и модулируя сигналы из ЖКТ и посылая их обратно в головной мозг. То, что начинается в мозге как эмоции, влияет на ЖКТ и генерируемые его микробиотой сигналы, и эти видоизмененные сигналы вновь направляются в мозг, усиливая, а иногда продлевая какое-то эмоциональное состояние.

Когда около десяти лет назад в научной литературе появились первые публикации на эту тему – в основном связанные с исследованиями на животных, – я был настроен скептически и по поводу их результатов, и по поводу их перспектив. Эти результаты тогда казались мне слишком далекими – они выходили за пределы общепринятой в то время точки зрения. Однако после того как наша исследовательская группа в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе под руководством Кирстен Тиллич завершила собственное исследование здоровых людей, мы смогли подтвердить результаты исследований на животных. После этого я решил глубже изучить вопрос о том, может ли взаимодействие между микробиотой ЖКТ и мозгом влиять на фоновые эмоции, социальные отношения и даже на нашу способность принимать решения. Неужели именно правильный баланс микроорганизмов является условием психического здоровья? Не вызывает ли нарушение связей между мозгом и ЖКТ риск развития хронических заболеваний головного мозга? Эти вопросы волнуют не только исследователей, но и далеких от науки людей, ведь заболевания головного мозга – это человеческие страдания и высокие расходы на здравоохранение, вот почему важно глубже разобраться в связях между ЖКТ и мозгом.

Статистика показывает, что в настоящее время быстро растет число расстройств аутистического спектра (РАС) – с 4,5 случая на 10 000 детей в 1966 г. до 1 на 68 детей в возрасте 8 лет в 2010 г. По данным National Health Interview Survey за 2014 г., диагноз расстройств аутистического спектра в тот или иной период жизни ставят почти 2,2 % детей в США, из этого можно предположить, что частота заболевания уже достигла показателя 1 на 58 детей. В какой-то мере такой рост можно объяснить большей осведомленностью людей о РАС и новыми диагностическими критериями, но имеющиеся данные свидетельствуют также о том, что частота появления расстройств аутистического спектра только за последнее десятилетие возросла по меньшей мере вдвое.

Одновременно с увеличением случаев РАС участились и случаи других заболеваний, связанных с изменением кишечной микробиоты, в частности аутоиммунные и метаболические расстройства. Такой синхронизм заставляет предположить, что в основе всех этих заболеваний лежит общий механизм, связанный с происходящим на протяжении последних 50 лет изменением микробиоты ЖКТ. Возможные причины этого изменения объясняли переменами в образе жизни, диетой и широким применением антибиотиков. Вероятность того, что такие связи действительно существуют, подтвердили недавние исследования на животных. Кроме того, недавно были начаты исследования связей между изменениями микробиоты ЖКТ и отклонениями в поведении.

Одновременно растет число нейродегенеративных расстройств. В промышленно развитых странах от болезни Паркинсона страдает один из ста человек старше 60 лет. В США ей болеют по крайней мере полмиллиона человек, причем каждый год диагностируется еще около 50 000 новых случаев заболевания. По оценкам, к 2030 г. число случаев заболевания болезнью Паркинсона удвоится, однако истинный показатель ее распространения трудно оценить, поскольку болезнь обычно не диагностируется по классическим неврологическим симптомам до тех пор, пока она не заходит слишком далеко. Недавние исследования показали, что в энтеральной нервной системе нервы претерпевают типичную для болезни Паркинсона дегенерацию задолго до появления классических симптомов этого заболевания, а сама болезнь сопровождается изменениями состава микробиоты ЖКТ.

Следует также учесть, что в 2013 г. 5 млн американцев жили с болезнью Альцгеймера, а к 2050 г. их число, по прогнозам, вырастет почти в три раза – до 14 млн человек. Симптомы болезни Альцгеймера впервые появляются после 60 лет, а это типичный возраст возникновения болезни Паркинсона, причем с возрастом риск заболевания возрастает. После 65 лет заболеваемость болезнью Альцгеймера удваивается с увеличением возраста на каждые 5 лет. Экономические издержки, связанные с этим заболеванием, уже сейчас очень велики, а если нынешние тенденции сохранятся, ожидается, что к 2050 г. достигнут $1,1 трлн в год. Могут ли изменения в функционировании микробиоты ЖКТ, происходящие на протяжении всей жизни человека, каким-то образом вызывать возникновение двух этих нейродегенеративных расстройств, наступающих примерно в одном и том же возрасте?

Состояние кишечной микробиоты также связывают с депрессией, которая является второй по важности причиной инвалидности в США. Чаще всего для лечения депрессии назначаются так называемые селективные ингибиторы обратного захвата серотонина – прозак (Prozaс), паксил (Paxil) и селекса (Celexa). Эти препараты повышают активность сигнальной системы серотонина, которая, как долго считали психиатры, обнаруживается исключительно в головном мозге. Однако теперь мы знаем, что на самом деле 95 % серотонина в организме содержатся в специализированных клетках ЖКТ, и на эти содержащие серотонин клетки оказывают влияние еда, которую мы поглощаем, химические вещества, выделяемые некоторыми видами кишечных микроорганизмов, а также сигналы, которые посылает им головной мозг, сообщая о нашем эмоциональном состоянии. Самое замечательное, что эти клетки тесно связаны с центростремительными (афферентными) нервами, по которым сигналы передаются обратно, в центры мозга, регулирующие эмоции, что делает их важными узлами оси головной мозг – ЖКТ. Благодаря своему стратегическому положению кишечные микроорганизмы и их метаболиты, вероятно, играют важную, хотя в целом пока недоказанную роль в развитии депрессии, а также ее тяжести и продолжительности. Ситуация интригующая: если это подтвердят контролируемые клинические исследования, могут открыться возможности для разработки более эффективных методов лечения, в том числе конкретных диетических рекомендаций.

В этой книге мы познакомимся с новыми данными, которые позволяют связать друг с другом некоторые разрушительные заболевания головного мозга и распространенные сбои взаимодействия по оси головной мозг – ЖКТ с нарушениями коммуникации кишечной микробиоты с головным мозгом и с тем, как на нее могут влиять наш образ жизни и диета.