Как кишечные микроорганизмы помогают регулировать аппетит

Когда вы едите пищу с высоким содержанием жира, уровень воспалительных молекул в крови повышается. И это относится, разумеется, ко всему организму. Роль воспалительных молекул исполняют цитокины и вещество под названием липополисахарид (ЛПС), которое входит в состав клеточной стенки грамотрицательных бактерий – части микробиоты ЖКТ. К грамотрицательным бактериям относятся многие болезнетворные микроорганизмы – кишечная палочка, сальмонелла и многие виды из доминирующих групп кишечной микробиоты, включая таксономические группы Firmicutes и протеобактерий, популяции которых растут при потреблении животных жиров. Когда кишечный микроорганизм приближается к клеткам, выстилающим внутреннюю поверхность кишечно-желудочного тракта, эти клетки распознают липополисахарид на поверхности микроорганизма и с помощью рецептора связывают его. ЛПС стимулирует эти клетки, и они начинают производить другие воспалительные молекулы (цитокины), из-за чего стенки кишечника становятся более проницаемыми и активизируют иммунные клетки пищеварительного тракта.

В нормальных условиях, как было показано в главе 6, организм не допускает изложенной выше последовательности событий, которые инициируют ЛПС и другие микробные сигналы воспаления. Однако по мере повышения уровня ЛПС (то есть при диете с большим содержанием животных жиров) воспалительные молекулы начинают пробивать барьеры защиты и активизируют иммунную систему пищеварительного тракта. Она начинает вырабатывать цитокины, и те достигают отдаленных участков организма, в том числе и головного мозга. Там цитокины получают доступ к иммунной системе мозга – глиальным клеткам, которые также начинают производить воспалительные молекулы, целями для которых служат близлежащие нейроны головного мозга. В гипоталамусе такие воспалительные изменения приводят к тому, что этот регулирующий аппетит центр становится менее чувствительным к сигналам сытости, отправляемым из ЖКТ и всего организма.

Есть и другие доказательства того, что микробиота ЖКТ играет центральную роль в возникновении системного воспаления при диете с высоким содержанием жиров. Несколько лет назад исследователь микробиома Эндрю Гевиртц из Университета штата Джорджия генетически удалил другой класс толл-подобных (сигнальных) рецепторов, участвующих в инициации врожденного иммунного ответа. Животные, не имеющие таких рецепторов, становятся тучными, у них развиваются признаки метаболического синдрома, снижается чувствительность периферических тканей к инсулину, увеличивается уровень сахара в крови и число триглицеридов. Увеличение веса у таких животных связано с неутолимым аппетитом, что указывает на сбои в работе механизмов достижения сытости.

Позже исследователи получили особенно интригующие результаты. Состав кишечной микробиоты жирных генетически модифицированных мышей отличался от микробиоты обычных мышей. Когда команда Гевиртца пересаживала их фекалии стерильным мышам, у худых животных обнаруживались такие же метаболические функции, как у мышей-доноров. Но главное – у них появлялось стремление больше есть, в конце концов приводившее к ожирению. Есть весомые основания считать, что изменение микробиоты и взаимодействия с кишечной иммунной системой привело животных к состоянию метаболического токсикоза – вялотекущему системному воспалению, суть которого обсуждалась выше. После того как сигналы воспаления достигают гипоталамуса, механизм контроля аппетита оказывается разбалансированным.

Диета с высоким содержанием жира не только влияет на функции гипоталамуса по регуляции уровня аппетита, скорее всего, она нарушает регулирование аппетита, изменив некоторые сенсоры в стенке пищеварительного тракта. группа Хелен Рейбоулд из Калифорнийского университета искала ответ на вопрос, может ли диета с высоким содержанием жиров изменять чувствительность сенсорных окончаний блуждающего нерва к стимулирующим и подавляющим аппетит сигналам ЖКТ. И не связаны ли эти изменения с нарушениями пищевого поведения, проявляющимися во время еды? Ранее эти же исследователи доказали, что гормон сытости холецистокинин, выделяемый клетками при наличии жира в кишечнике, может переключить нервные окончания блуждающего нерва с «режима голода» в «режим сытости». Кормление крыс пищей с высоким содержанием жира за восемь недель эксперимента привело их к перееданию и повышению веса. Чрезмерное поедание жирной пищи мышами было связано с увеличением чувствительности рецепторов к сигналам, стимулирующим аппетит, и с развитием устойчивости к лептину, который аппетит снижает.

Искушение едой, вызывающей чувство комфорта

Вялотекущее воспаление может привести к сбоям в работе механизмов аппетита и негативно повлиять на мозг и пищеварительный тракт человека. Почему в состоянии стресса мы испытываем потребность во вредных продуктах с большим содержанием жира? Почему, нервничая в безнадежной дорожной пробке или при приближении важного экзамена, мы мечтаем отнюдь не о морковке и яблоках?

Ответ на вопрос, почему жирная и сладкая еда ослабляет стресс, пытались найти в ходе немногочисленных исследований на здоровых людях и на животных. В нескольких лабораториях крысам, испытывающим хронический стресс, давали еду с высоким содержанием жиров или сладкие напитки. Уровень стресса у этих крыс понижался по сравнению с их сородичами, которых не кормили продуктами, вызывающими чувство комфорта. Похожий эффект отмечался и в эксперименте, когда взрослым крысам, испытавшим сильный стресс в ранний период жизни (их разлучали с матерью вскоре после рождения), давали очень вкусную, с высоким содержанием жиров еду. Такое питание замедляло время их реакции на стресс и одновременно понижало уровень тревожности и депрессии, поведение крыс стало более спокойным. Вдохновленные результатами исследований на грызунах, некоторые ученые попытались выяснить, не оказывает ли «комфортная еда» такой же положительный эффект на людей, находящихся в состоянии стресса или депрессии.

Джанет Томияма и ее группа с факультета психологии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе задалась вопросом, связана ли реакция здоровых испытуемых на сильный стрессовый раздражитель с предшествующим повышенным потреблением ими «комфортной» еды после стрессовых событий и не приводит ли это к более высокой степени ожирения. Свою гипотезу Джанет Томияма обосновывала тем, что при регулярном потреблении вкусной пищи у животных в области живота накапливается жир, что приводит к ослаблению реакции на повторяющееся стрессорное воздействие. Чтобы проверить эту теорию, в лаборатории создавали стрессовые условия для 59 здоровых женщин. Ученые измеряли уровень гормона стресса кортизола в крови испытуемых и фиксировали их субъективное восприятие стресса при выполнении порученного задания. В соответствии с гипотезой исследователей (и, кстати, результатами исследований на животных) женщины с самым низким рейтингом стресса и самым низким уровнем кортизола чаще рассказывали о регулярном употреблении ими в стрессовых ситуациях продуктов, вызывающих чувство комфорта. Кроме того, они более других испытуемых были склонны к ожирению. Как объяснить эти результаты? Джанет Томияма полагает, что у женщин, которые в состоянии стресса регулярно едят пищу, вызывающую чувство комфорта, ослабевает физиологическая реакция на стрессорное воздействие. К сожалению, это происходит за счет увеличения веса и других вредных изменений в организме и мозге.

Бельгиец Лукас ван Уденхове, психиатр из Университета Левена, оценивал влияние потребления жира на различные субъективные параметры (включая оценку испытуемыми их настроения) и на активность эмоциональных областей мозга. Он изучал отчеты здоровых добровольцев и активность головного мозга с помощью фМРТ (функциональной магнитно-резонансной томографии). Чтобы вызвать у испытуемых чувство печали или нейтральное эмоциональное состояние, им в течение 30 минут проигрывали записи печальной или «нейтральной» музыки. Одновременно им показывали изображения лиц с грустным или нейтральным выражением. Затем в желудок испытуемых через пластиковые трубки подачи питания вливали жир, в то время как испытуемым из контрольной группы таким же образом вливали воду. Результаты показали усиление чувства печали и уровни активности эмоциональных областей мозга в ответ на негативную стимуляцию. Когда же испытуемым в желудок вводили жирные кислоты, чувство печали и связанная с ними активность эмоциональных областей мозга ослабевали, что подтверждало гипотезу о том, что потребление жиров может вызывать эмоциональное утешение. Предположительно, жирные кислоты помогают улучшать настроение, стимулируя отправку с кровотоком из ЖКТ сигнальных молекул в эмоциональные области мозга или усиливая сигналы, проходящие через блуждающий нерв.

К сожалению, пагубные последствия вредных пищевых привычек для мозга и поведения людей не ограничиваются нарушением контроля аппетита и скорости ответа на стресс. Новые экспериментальные данные показывают, что такие привычки приводят к более серьезным последствиям – функциональным изменениям головного мозга.