Кишечник – наш второй мозг

От стресса болит живот. Влюбляясь, мы чувствуем, как в животе порхают бабочки. Перед большой дорогой – волнение. А когда нас что-то беспокоит – тяжесть в животе. Все эти часто повторяемые истины указывают на связь разума с кишечником. И не без причины, убеждает иммунолог, кандидат медицинских наук Павел Гжесьовски, начальник Исследовательского центра трансплантации кишечной микробиоты в Варшаве.

– Вас как-то раз попросили прочитать лекцию в Институте экспериментальной биологии им. М. Ненцкого в Варшаве по случаю организованной там Недели мозга. Это учреждение известно, среди прочего, своими неврологическими исследованиями. Было ли что сказать специалисту по трансплантации кишечной микробиоты нейробиологам?

Кандидат медицинских наук Павел Гжесьовски:

– К удивлению, очень многое.

– Верите ли вы в эту связь? В то, что наше настроение зависит от того, какие бактерии заселяют наш кишечник?

– Доказательства тому я вижу собственными глазами практически каждый день. Вот уже несколько лет я исследую влияние бактерий на человеческий организм после трансплантации кишечной микробиоты. Это микроорганизмы, полученные из кала здоровых доноров, которые мы трансплантируем пациентам, страдающим от антибиотик-ассоциированной диареи. Эти люди очень больны и измучены, поскольку бактериальные токсины разрушают их кишечник. Данный метод лечения рецидивирующих заражений бактерией Clostridium difficile признан мировыми группами экспертов.

ОСЬ «КИШЕЧНИК-МОЗГ»

Клинические наблюдения отчетливо указывают на то, что существует какая-то связь между мозгом и кишечником. Сегодня это называется кишечно-мозговой осью. Все ведет к блуждающему нерву – сигнальному пути между кишечником и мозгом. Это самый длинный черепной нерв, принадлежащий к вегетативной нервной системе и соединяющий мозг с пищеварительной системой. Оказывается, что 90 % этих сигналов поступает в одном направлении – из кишечника в мозг. А из мозга в кишечник – лишь 10 %. Это значит, что наш кишечник передает что-то очень важное мозгу, и только иногда бывает наоборот.

Существует автономная энтеральная нервная система. Следовательно, у нас есть «второй» мозг! Она содержит от 100 до 500 миллионов нейронов, то есть достигает размера мозга кота! Этот «мозг» находится в нашем кишечнике, он регулирует работу всей пищеварительной системы и реагирует на местные сигналы, в том числе от бактерий. Продукты их метаболизма, возникающие внутри кишечника, направляются по блуждающему нерву прямо в наш мозг.

И это не какие попало продукты, многие из них имеют сходство с нейромедиаторами, которые мозг использует для «общения» между нейронами, а именно: серотонин, триптофан (прекурсор серотонина), норадреналин, допамин, а также регулирующие рецепторы ГАМК в мозге и многие другие.

Clostridium difficile может спокойно жить в нашем кишечнике, пока дело не доходит до антибиотиков. В некоторых случаях она начинает вырабатывать огромное количество токсина, способного навредить кишечнику. Такая реакция может наступить у каждого, но болеют в основном пожилые люди старше 65 лет. К сожалению, это часто происходит в больницах или домах престарелых, где нередко может вспыхнуть местная эпидемия.

Занимаясь лечением наших пациентов, мы заметили странную закономерность: похоже на то, что многие из них после трансплантации хорошей бактериальной флоры избавились не только от Clostridium, но и от депрессии.

– Может быть, им просто стало лучше, а потому и настроение улучшилось?

– Не совсем так. Разумеется, если пациент перестает испражняться по 16 раз в день, то у него улучшается настроение, но мы заметили кое-что еще. Эти люди изменяются после трансплантации – они смотрят на мир более оптимистично, становятся более энергичными и менее депрессивными, у них улучшаются концентрация и память, пропадает постоянная сонливость и, как они сами это определяют, «затуманенность разума».

Наши клинические наблюдения имеют глубокое научное обоснование, поскольку доказано, что микробиота вырабатывает множество веществ, непосредственно влияющих на мозг, например серотонин, недостаток которого считается причиной депрессии.

– То, что мы едим, влияет на мозг. Например, сладкие продукты дают ощущение удовольствия, активируя центр системы вознаграждения в мозге. Могут ли продукты бактерий делать то же самое?

– Для того чтобы проверить, действительно ли микробном влияет на мозг, ученые начали с опытов на животных. Они развели мышей, лишенных кишечной микробиоты. Их поведение оказалось аномальным: мыши были боязливые, депрессивные и имели признаки аутизма. Когда ученые колонизировали их кишечники бактериями от здоровых животных, грызуны перестали бояться и начали социализироваться. Они охотно пребывали в окружении других особей, а аутистические проявления исчезли.

Позднее исследователи вмешались в видовой состав бактерий, поскольку чрезвычайно трудно определить, какой именно вид бактерий обладает, например, антидепрессивными свойствами. Мышам давали пробиотические молочнокислые бактерии. И удалось выяснить, что несколько штаммов, в основном лактобацилл, действительно влияют на поведение животных. Интересно следующее: когда у таких «счастливых» мышей перерезали блуждающий нерв, то все положительные моменты, связанные с их новой микробиотой, практически сразу исчезали.

– А у людей?

– В 2014 году было проведено очень простое исследование. Половине участвующих в нем женщин ежедневно давали йогурт с пробиотическими, специально отобранными штаммами бактерий, а другой половине – нет. Спустя месяц оказалось, что женщины, которые пили йогурт, отличались более хорошим настроением и памятью, а также более высокими познавательными способностями. У них появилась активность в новых областях мозга по сравнению с контрольной группой. Следовательно, кишечные бактерии активировали дополнительные нейроны!

Не менее интересным было исследование с участием людей, страдающих от депрессии. Половину из них подвергли классической терапии антидепрессантами, а остальным давали лекарства с добавлением пробиотика, содержащего особый штамм бактерий, в том числе Bifidobacterium infantis и Lactobacillus casei. И вторые лучше реагировали на лечение.

ОТРАВЛЕННАЯ ВОДА И БОЛЬШЕ ДЕПРЕССИИ

В 2000 году наводнение в канадском городе Уолкертон было причиной загрязнения питьевой воды бактериями Escherichia coli и Campylobacter jejuni. Эти бактерии вызывают острое воспаление желудка и кишечника, которым заболело около 2,3 тысячи человек, многие из них впоследствии страдали также от СРК.

Во время исследования, длящегося восемь лет, ученые из канадского Университета МакМастера под руководством гастроэнтеролога Стивена Коллинза наблюдали у этих людей также осложнения в виде депрессии или тревожности, которые были связаны с заболеваниями кишечника.

– Раз кишечные бактерии управляют нашим мозгом, не следует ли в таком случае изменить подход к некоторым болезням? Говорят, что люди с гиперчувствительной нервной системой и склонные к депрессии чаще заболевают синдромом раздраженного кишечника (СРК). Или же, наоборот, у этих людей ненормальная микробиота, которая нарушает их психическое состояние? Говоря простым языком, эти плохие бактерии вызывают у них депрессию и тревожность.

– Сегодня уже почти точно известно, что данное заболевание тесно связано с нарушенной кишечной микробиотой. Думаю, что уже в скором времени мы ознакомимся с целым списком виновников и научимся эффективно выживать их из нашего кишечника. Я могу рассказать о двух наиболее ярких случаях в моей практике.

Первая пациентка пришла к нам после нескольких месяцев лечения боррелиоза антибиотиками. Мало того что не существует доказательства эффективности такого лечения, так у нее еще наступило практически полное истощение кишечника. Ее состояние было серьезным, развился синдром дырявого кишечника, приводящий к симптомам повреждения мозга.

– Что это были за симптомы?

– Отчетливо видно, как мозг реагирует на разрушение кишечника и неправильное функционирование кишечной микробиоты. У таких людей встречаются проблемы со зрением, жжение на языке, сыпь на коже, нарушение памяти, плохая концентрация, постоянная сонливость. Эти люди чувствуют себя, как они сами говорят, словно «в тумане». Будто не совсем с нами.

ДЕФЕКТНЫЕ БАКТЕРИИ – ЭТО ДЕФЕКТНАЯ ИЗОЛЯЦИЯ В МОЗГЕ

Нервная система состоит из серого и белого веществ. Серое вещество в основном «обитает» в коре головного мозга. Оно представляет собой тела клеток нейронов. И именно за эти «серые клетки» мы больше всего волнуемся. В свою очередь, белое вещество – это «пучки» (отростки) тел нервных клеток, называемых аксонами. По ним идут импульсы от тел клеток к синапсам, соединяющим между собой нейроны. Для правильной работы нервной системы ключевыми являются качество и скорость этой передачи.

Большая часть аксонов покрыта чем-то вроде изоляции, то есть слоями миелина – вещества, вырабатываемого глиальными клетками. Скорость проводимости нервных импульсов через аксоны зависит, среди прочего, от того, покрыт ли «пучок» миелином – тогда он проводит импульсы быстрее. При таких заболеваниях, как рассеянный склероз, эта миелиновая изоляция разрушается собственными клетками иммунной системы и плохо выполняет свои функции.

Многие годы ученые сосредоточивались на изучении серого вещества, однако появилась новая техника нейровизуализации, называемая визуализацией тензора диффузии, благодаря которой можно исследовать также белое вещество. Используя данный метод, доктор Шумей Ли, радиолог больницы в китайском городе Гуандун, и ее команда исследовали мозг 30 здоровых человек и 23 человек с хронической бессонницей.

Оказалось, что в мозге людей, страдающих хронической бессонницей, для участков в правом полушарии, связанных с обучением, памятью, запахами и эмоциями, была характерна более слабая связь между нейронами, чем у здоровых. Команда также обнаружила, что у людей с хронической бессонницей была хуже связь между нейронами в белом веществе таламуса – отделе головного мозга, который регулирует сознание, бдительность и сон.

По мнению ученых, эти изменения сопряжены с утратой миелиновой оболочки. А согласно исследованию, проведенному в Институте микробиома Ирландского национального университета в Корке, кишечные микроорганизмы могут воздействовать на структуру и функции мозга именно через регуляцию процесса миелинизации.

Джон Крайн и Джерард Кларк решили проанализировать, как именно кишечные микроорганизмы могут влиять на активность генов в определенных участках мозга. Они исследовали, например, экспрессию генов в префронтальной коре головного мозга мышей, которая играет ключевую роль в таких функциях, как планирование и принятие решений.

Ученые сравнили уровень экспрессии генов у лишенных бактериальной флоры мышей с уровнем экспрессии генов у здоровых, немодифицированных животных. Ими было обнаружено около 90 генов, которые подвергаются различной экспрессии у животных, лишенных кишечной микробиоты (экспрессия генов влияет на то, сколько белка вырабатывается на основе того или иного гена – так, например, при «заблокированной» экспрессии он не вырабатывается вовсе).

К удивлению исследователей, оказалось, что некоторые из этих генов участвуют в миелинизации аксонов. Часть из них кодирует белки, которые создают структуральные элементы миелиновой оболочки. Заинтригованные этими результатами, ученые начали более тщательно изучать мозг животных, используя электронный микроскоп для анализа ткани из префронтальной коры. Было отчетливо видно, что различия экспрессии генов отражались на различиях анатомического строения нервных волокон в префронтальной коре.

У животных, лишенных микробов, слои миелина на аксонах в этом отделе мозга были тоньше, чем у «нормальных» животных.

Исследователи описали свое открытие в журнале Translational Psychiatry. Они подчеркивают, что это яркое доказательство тому, что кишечные бактерии способны непосредственно влиять не только на функционирование, но и на анатомическую структуру мозга.

По их предположениям, возможно, однажды демиелинизирующие заболевания (например, рассеянный склероз) можно будет лечить посредством изменения состава микроорганизмов, заселяющих наш кишечник. В своей работе они пишут:

«Микробном необходим для соответствующей и динамичной регуляции генов, связанных с образованием и структурой миелина на аксонах в белом веществе. Следовательно, кишечная микробиота может представлять собой потенциальную терапевтическую цель в лечении психических расстройств, вызванных миелинизацией в префронтальной коре».

После трансплантации бактериальной флоры пациентка возвращалась к нам буквально изо дня в день. Все симптомы токсической реакции в мозге прошли. Ее психическое состояние и познавательные функции феноменально улучшились. Женщина полностью выздоровела. А семья и коллеги по работе спрашивали, какие таинственные таблетки она принимает, поскольку не могли поверить, что это – результат трансплантации кишечной микробиоты. Второй случай касается десятилетнего мальчика, страдающего от аутизма.

– Мы затрагиваем деликатную тему.

– Я отдаю себе в этом отчет, но осмелюсь описать только то, что мы наблюдали. И то, о чем нам рассказывала мать мальчика, врач по профессии. Она сама обратилась к нам за помощью, прочитав о том, что были проведены новые опыты на животных, доказывающие, что у грызунов с мышиным аналогом расстройств аутистического спектра явно была нарушена микробиота. Впрочем, с людьми тоже проводят такие исследования, и наблюдения схожи. Употребление в пищу полезных бактерий улучшило состояние мышей с аутизмом.

БЕССОННИЦА В… КИШЕЧНИКЕ?

Просыпаетесь несколько раз за ночь? Возможно, что эти пробуждения – результат ночной жизни кишечных бактерий. Трудно поверить, не так ли? Но все по порядку…

Если, как мы объяснили ранее, микробы могут влиять на наше настроение, то почему бы им не «промышлять» во время сна? Тем более что депрессия и бессонница или плохое качество сна уже давно считаются взаимосвязанными. Очень часто нарушения сна являются началом развития депрессии.

– Кишечный микробном, вероятно, изменяет наши суточные ритмы, цикл сна и бодрствования, а также воздействует на гормоны, регулирующие сон и бодрствование, – заявил британской газете The Guardian доктор Майкл Бреус, клинический психолог и член Американской академии медицины сна.

Можно ли уже из исследований ученых использовать что-то в ежедневной практике, чтобы улучшить качество сна и покончить с ночными пробуждениями? Они предлагают диету, основанную на пребиотиках, то есть соединениях, питающих наши полезные микробы (диетические рекомендации представлены в главе 2) и прием, после консультации с врачом, пробиотических бактерий, доступных в аптеке.

Исследования, проведенные учеными из Колорадского университета и опубликованные в Frontiers of Behavioural Neuroscience, предполагают даже, что пребиотики могут значительно влиять на качество сна. Причем как на фазы быстрого, так и глубокого сна.

Еще до недавнего времени способ питания недооценивался многими психиатрами и терапевтами, занимающимися сном. Считалось, что другие факторы играют ключевую роль в развитии бессонницы. Но ведь человек инстинктивно чувствует, что при плохом питании и спит плохо. Тем не менее мы связывали этот факт скорее с чисто физиологическим процессом пищеварения (впрочем, частично верно), а не с ночной жизнью наших микробов.

– Как же трансплантация микробиоты помогла ребенку с аутизмом?

– После трансплантации первым изменением у мальчика было то, что он успокоился. У него уменьшилась агрессия, улучшились познавательные навыки, повысилась концентрация. Разумеется, аутизм не отступил, но, скажем, если ранее ребенок говорил невнятно, лишь что-то бормотал на собственном языке, то после серии трансплантаций он начал изъясняться полными предложениями.

Конечно, нет гарантии, что это сработает у каждого и что наступит какое-то изменение. Нельзя также утверждать, что это терапия расстройств аутистического спектра! Но я осмелился рассказать об этом мальчике, поскольку его мать – врач, у нее взвешенное отношение к болезни сына, и она сама заметила улучшение его поведения. Думаю, что об этом следует говорить, ведь чем раньше мы займемся кишечной микробиотой детей с аутизмом, тем больше шансов на положительный эффект. Во всем мире проводятся исследования связи аутизма с микробиотой кишечника и возможностями вспомогательного лечения пробиотиками, а также специальной диетой.

– Было ли больше похожих случаев?

– Связь между нашим мозгом и микробами, обитающими в нашем кишечнике, определенно существует. У многих пациентов после трансплантации изменяется настроение, появляется решительно больше оптимизма. Под нашим присмотром сейчас находится мужчина, который хорошо отреагировал на трансплантацию; у него прошла диарея, но не совсем – время от времени отмечаются рецидивы, однако если раньше он был так называемым депрессивным, тревожным типом, то теперь даже во время пищевых расстройств хорошее настроение его не покидает. Это просто невероятно – ощущение, что вы видите перед собой совершенно другого человека.

– То есть залог хорошего настроения заключается в избегании антибиотиков и соблюдении правильного питания.

– Да, но также желательно пребывать в окружении позитивных и энергичных людей. Говорят, что они излучают хорошую энергию, которая часто «заразительна». А может быть, они просто заражают нас полезными бактериями из своего кишечника, приподнимая этим наше настроение.