Второй мозг: Как микробы в кишечнике управляют нашим настроением, решениями и здоровьем

Вопреки распространенному мнению, для того чтобы вызвать такую реакцию иммунной системы, совсем не обязательно, чтобы ужасные бактерии или вирусы проникли в ЖКТ извне — у людей, которые едят пищу с высоким содержанием животных жиров, повышенное содержание грамотрицательных бактерий ( и протеобактерий) в ЖКТ. Весьма вероятно, что в организме таких людей иммунный механизм активизации запускается регулярно. Когда воспаление, стресс или избыток жира в пище ослабляют защитные свойства двух естественных барьеров, которые отделяют человека от триллионов микроорганизмов, обитающих внутри пищеварительного тракта, микроорганизмы или их сигнальные молекулы могут в большем количестве проникать через стенку ЖКТ. В результате часть иммунной системы, находящаяся в пищеварительном тракте, еще больше активизируется, и воспалительный процесс может распространиться по организму. Процесс проникновения этих микроорганизмов и их молекул называется метаболическим токсикозом.

Но каким бы образом иммунная система ЖКТ ни обнаруживала микроорганизмы, она всегда отвечает на их появление, производя ряд молекул, называемых цитокинами. При определенных условиях цитокины могут вызвать локальное воспаление (воспалительные заболевания кишечника, острый гастроэнтерит). Сигналы об образовании в ЖКТ цитокинов также могут быть направлены в головной мозг. Цитокины могут связываться с рецепторами на сенсорных окончаниях блуждающего нерва, воспаляя эту информационную трассу, соединяющую головной мозг и ЖКТ, и отправлять сообщения в жизненно важные участки мозга. Это может привести к упадку сил, нарастанию чувства усталости, снижению порога болевой чувствительности и даже к возникновению навязанного чувства подавленности. При менее остром воспалении блуждающего нерва снижается чувствительность его нервных окончаний к сигналам насыщения. Это мешает работе механизма, который побуждает нас прекращать прием пищи после достижения состояния сытости. У пациентов, потребляющих большое количество жиров, вмешательство в работу этого механизма часто создает проблемы со здоровьем.

Есть и другой способ действий цитокинов: они могут оказаться в кровотоке, достичь головного мозга, преодолеть гематоэнцефалический барьер и активизировать так называемые микроглиальные иммунные клетки в мозге. Большинство клеток в головном мозге являются микроглиальными, они реагируют на цитокины, делая наш мозг восприимчивым к сигналам, проходящим между пищеварительным трактом, микроорганизмами и иммунной системой. Отправляемые из ЖКТ в головной мозг иммунологические сигналы замешаны в развитии таких нейродегенеративных заболеваний, как болезнь Альцгеймера.

Все это сложные способы общения микробиоты ЖКТ с иммунной системой человека. Кроме того, для общения с головным мозгом микроорганизмы используют свои метаболиты. Микроорганизмы ЖКТ разнообразны и многочисленны (на каждый ген человека приходится 360 генов микроорганизмов), они могут переваривать вещества, с которыми человек справиться не в состоянии. Попутно производится несколько сотен тысяч различных метаболитов, многие из которых пищеварительная система человека сама не производит. Большое количество произведенных микроорганизмами метаболитов попадают в кровь, где они составляют почти 40 % всех циркулирующих молекул. Многие из них считаются нейроактивными, то есть могут взаимодействовать с нервной системой. Толстая кишка поглощает некоторые метаболиты, перенося их в кровь, еще большее их число попадает в кровь, если у человека повышенная проницаемость стенок кишечника. С кровотоком метаболиты могут добираться до многих важных органов, в том числе и до головного мозга, как это делают гормоны.

Другой важный путь, по которому эти метаболиты подают сигналы головному мозгу, — через содержащие серотонин энтерохромаффинные клетки в стенке пищеварительного тракта. Эти клетки усеяны рецепторами, которые обнаруживают созданные микроорганизмами метаболиты, в том числе метаболиты желчных кислот, и такие короткие цепочки жирных кислот, как бутират, которые поступают из цельного зерна, спаржи или других овощей. Некоторые метаболиты могут увеличить выработку серотонина в энтерохромаффинных клетках, благодаря чему появляется больше молекул для передачи сигналов в головной мозг через блуждающий нерв. Кроме того, они могут влиять на характер сна, порог болевой чувствительности и общее самочувствие. Эксперименты на животных показали, что эти метаболиты влияют на развитие тревожности и на социальное поведение. Они могут отчасти влиять и на то, что мы хорошо себя чувствуем после здоровой пищи, богатой фруктами, цельными зернами и овощами и, наоборот, плохо — после горки жирных картофельных чипсов и порции сильно прожаренной курицы.

Миллионы разговоров внутри организма