Когда хочу нарушить диету и съесть чизбургер с картошкой фри, я каждый раз думаю: «Это не мои желания, так хотят мои кишечные бактерии». И в этих мыслях немало реальной биологической правды. Функциональная ось «кишечник-мозг» сегодня является одной из наиболее изучаемых тем в неврологии и психиатрии. Микробиологи хорошо знают, что каждая бактерия имеет свои пищевые предпочтения, то есть растут они на разных питательных средах в лабораториях. Кому-то нужно больше глюкозы (сахара), кто-то предпочитает наличие частиц крови в питательном агаре, кто-то любит белок (мясной бульон), кто-то овощи (овощной отвар). Все это – разные пищевые вкусы бактерий, многие из которых живут в нашем кишечнике. Более того, часть продуктов, которые мы потребляем, помогают нам переваривать именно наши бактерии.

Энтеральная нервная система – еще один мозг в нашем кишечнике

Почему на фоне резкого страха или интенсивных эмоций кишечник у некоторых людей резко напоминает о себе, и человек вынужден бежать в туалет, например, перед экзаменом? Или, наоборот, в незнакомых условиях, в новом месте путешественника мучают запоры, кишечник не хочет работать, и человек не может сходить в туалет несколько дней? Почему, когда мы голодны, то нервничаем и совершаем необдуманные поступки, а в сытом состоянии – наоборот, склонны к благородным и щедрым поступкам? Когда начинаешь анализировать, то понимаешь, насколько мы зависимы от того, что много лет считалось просто скоплениями нервных клеток в кишечнике – нервными ганглиями!

Интересно, что эти скопления нервных клеток в кишечнике больше похожи по своему строению и функции на головной мозг, чем на периферическую нервную систему. Поэтому они и подвержены, например, таким же изменениям, как и головной мозг при некоторых болезнях. Возьмем деменцию (снижение умственных функций) при болезни Паркинсона, при которой, как известно, в клетках головного мозга появляются так называемые «тельца Леви» – внутриклеточные включения из белка альфа-синуклеина. Их обнаруживают и в нервных клетках в кишечнике у таких больных. Так же и с болезнью Альцгеймера – амилоидные бляшки, свойственные такому поражению головного мозга, будут обнаружены и в нервных клетках кишечника. Немаловажно то, что в кишечнике есть еще и специальные нервные клетки «водители ритма», клетки Кахаля, которые устанавливают ритм сокращений кишечника. Испанский врач, известный нейробиолог, Рамон-и-Кахаль, чьим именем названы вышеупомянутые клетки в кишечнике, вообще был весьма незаурядной личностью. Сфера его интересов выходила за пределы медицины, и он оставил после себя очень любопытные труды в области философии науки, а также немало размышлений о жизни[5].

Когда мы радуемся или грустим, за этим стоит невидимый для нас химический процесс в нашем мозге. Наиболее значимый «гормон хорошего настроения» в нашем организме – это серотонин. Это химическое вещество из группы биогенных аминов – одновременно и гормон, и нейромедиатор (вещество, передающее информацию между нервными клетками). Сложно даже перечислить все многообразие процессов, за которые отвечает серотонин в нашем организме. Это и защита от стресса, и влияние на настроение, и сокращение матки в родах, и влияние на скорость эякуляции у мужчин, и регуляция работы кишечника, и свертываемость крови, и облегчение двигательной активности. Серотонин участвует в регуляции боли – чем меньше серотонина в организме, тем сильнее ощущает человек физическое воздействие (боль). Кстати, продукция серотонина зависит и от ультрафиолета, и ощутимо снижается в зимнее время года. Долгие годы серотонин считается важным звеном в развитии депрессии. И до сих пор основные группы лекарств для лечения депрессии работают именно путем повышения концентрации серотонина у пациента. Часть антидепрессантов – это селективные ингибиторы обратного захвата серотонина. Самый известный и один из первых препаратов из этой группы – прозак. Это лекарство оставило след не только в медицине, ему посвящены десятки музыкальных произведений и цитат из современных фильмов. Целый художественный фильм «Нация прозака», снятый в США в 2001 году, посвящен вопросам лечения депрессии с помощью повышения уровня серотонина.

Кстати, знаете, почему сыр и копчености при лечении депрессии могут привести к беде? Грамотные врачи при назначении некоторых антидепрессантов, влияющих на уровень серотонина, предупреждают о необходимости исключить из рациона выдержанные сыры, особенно с плесенью, и копчености. Нередко этот эффект называется «сырным синдромом». Дело в том, что в выдержанных продуктах, таких как сыр, содержится вещество тирамин (тирозин), которое участвует в синтезе вышеуказанных биогенных аминов. И на фоне приема антидепрессантов эти вещества попадают из кишечника в кровь и могут вызывать бурную реакцию организма, а именно головную боль и резкое повышение артериального давления.

Рис. 18. Вещество, ответственное за ваше хорошее настроение – серотонин. До 90 % всего серотонина в организме человека – производится в кишечнике.

Так вот, к чему все эти разговоры о «гормонах хорошего настроения» и биогенных аминах? Дело в том, что от 60 до 90 % всего серотонина в теле человека вырабатывается в кишечнике, а именно в специальных клетках под названием клетки Кульчицкого. Названы они в честь открывшего их российского ученого и министра народного просвещения Российской Империи Н. К. Кульчицкого. Вот и одно из простых объяснений, почему наше настроение так зависит от здоровья нашего кишечника, от того, как мы пообедали, и, конечно, от нашего кишечного микробиома.

Все в природе сбалансировано, и каждый «полезный» гормон обычно имеет в противовес другое «вредное» вещество. Поэтому важно вспомнить, что в составе клеточной стенки кишечных бактерий присутствует очень значимое химическое вещество – «липополисахарид» (ЛПС) или эндотоксин. Это крупная молекула, которая состоит из частицы жира (липида), соединенного с полисахаридом. Основная масса бактерий в кишечном микробиоме относится к группе грам-отрицательных бактерий (вспомним окраску по Граму). Именно у них клеточная стенка представлена ЛПС, и это вещество защищает эти бактерий от повреждающего эффекта кислот. Так вот, этот ЛПС является мощнейшим фактором воспаления и даже применяется в эксперименте для моделирования воспалительных реакций. При попадании из кишечника в кровь ЛПС может вызывать повышение температуры тела, недомогание, потливость, воспалительные реакции в составе крови. В норме качественный кишечный барьер не позволяет этому случиться. Но при более тщательном анализе оказывается, что небольшое количество ЛПС все-таки проникает из кишечника в кровь. Сегодня теория «повышенной проницаемости» кишечной стенки для ЛПС является одной из основных тем изучения. Эта концепция сегодня рассматривается как основа для развития болезни Альцгеймера, бокового амиотрофического склероза, болезни Паркинсона, депрессии. Возможно, что, научившись регулировать здоровье кишечника и баланс микробиома, мы приблизимся к излечению этих тяжелых заболеваний.

Кстати, первый автор идеи о проникновении ЛПС (эндотоксина) в кровь – советский физиолог, Александр Михайлович Уголев. В своих работах по эволюции пищеварения он выделял идею о перемещении бактериальных метаболитов в кровь. Более того, именно он говорил, что человек представляет собой не организм, а «надорганизменную систему», включающую в себя, кроме макроорганизма – еще и микробы!

Еще в 1980-х годах вышеупомянутый академик Уголев утверждал, что «бактерии и простейшие не только разрушают первичные пищевые продукты, но и утилизируют их, тогда как хозяин поглощает вторичную пищу, состоящую из структур симбионтов». То есть мы по итогу едим то, что «приготовили» на своей кухне для нас наши микробы.

Не так давно стало ясно, что болевая реакция человека, а именно ее выраженность и продолжительность тоже зависят от состава микробов в кишечнике. А ведь действительно, при одном и том же воздействии разным людям – больно по-разному. Ранее считалось, что это только генетические особенности иннервации и уровень определенных гормонов влияют на показатели боли. Но сегодня мы знаем, что химические вещества, ответственные за реакции боли и воспаления, напрямую связаны с бактериями микробиома! Но, не только это. Вагусный нерв, который соединяет брюшную полость и головной мозг, также является важным передатчиком импульсов от кишечника, влияющих на восприятие боли. Помимо этого, бактерии микробиома влияют на эффективность работы некоторых обезболивающих, в том числе и сильных обезболивающих наркотических лекарств из группы опиоидов. Конечно, сегодня в медицине выделяют несколько разных типов боли, но полученные данные обнадеживают, что воздействие на микробиом в скором времени поможет в том числе решить вопрос длительных болевых синдромов, от которых страдают сегодня миллионы людей. Кстати, предложенная учеными диета, снижающая беспокойство, болевой синдром и воспалительные процессы, основана на высоких объемах потребления растительной клетчатки (Рис. 19.)

Есть еще одна крайне интересная история о том, как микробы влияют на поведение и важные решения своего хозяина. Простейший микроб под названием токсоплазма широко распространен в мире и опасен в том числе для человека. Если инфицирование токсоплазмой для здорового человека, как правило, протекает незаметно и без каких-либо последствий для здоровья, то первое знакомство с этим микробом у женщин во время беременности может привести к тяжелым последствиям для плода, включая врожденные поражения нервной системы и органов зрения. Не менее опасен этот возбудитель для людей со сниженной функцией иммунной системы, например, для пациентов с тяжелыми стадиями ВИЧ-инфекции или после химиотерапии по поводу раковых заболеваний. В таких случаях токсоплазма может поражать головной мозг, формируя «узелки» воспаления. Человек может заразиться, получив этот микроб из почвы (грязные руки), из сырого мяса (при пробе на соль сырого фарша, например), или от кошачьих экскрементов (опять же – грязные руки).

Рис. 19. Здоровая для микробов диета и эффекты на уровне центральной нервной системы.

Адаптировано из Zhu et al. Journal of Neuroinflammation (2020).

Жизненный цикл этого микроба основан на том, что токсоплазменная инфекция развивается в кишечнике у грызунов (мыши), которые и являются основными хозяевами для токсоплазмы. Дальнейшее развитие и размножение токсоплазмы происходит уже в организме у кошачьих. Но для этого кошка должна поймать и съесть инфицированную мышку. Иначе жизненный цикл токсоплазмы прервется и этот вид погибнет.

Ученые давно обратили внимание, что инфицированные токсоплазмой мыши меняют свое поведение. В частности, они перестают бояться кошек, начинают вести себя «дерзко» и «смело» по отношению к этим опасным хищникам, и в итоге их чаще съедают. Итак, именно инфицированные мыши чаще своих здоровых сородичей попадают в лапы и желудки кошек. Почему же? Оказывается, токсоплазма для того, чтобы продолжить свой жизненный цикл, способна менять поведение инфицированной мыши. Сначала ученые выяснили, что у мышей при токсоплазменной инфекциии снижается обонятельная реакция на кошачий запах. Причем это происходит не из-за повреждения обонятельного нерва, а именно из-за сложных изменений в восприятии этого запаха в головном мозге у мышей. Затем было доказано, что с накоплением токсоплазменных узелков в мозге у инфицированной мыши полностью меняется поведение, а именно снижается тревожность, страх перед кошками и активизируется «инстинкт открывателя». Причем выраженность этих изменений зависит от количества узелков в головном мозге у заболевшей мыши. Считается, что механизм этого процесса кроется в иммунных воспалительных реакциях в головном мозге, инфицированном токосплазмой. Оказывается, вот как микроскопический организм способен повлиять на поведение, жизнь и смерть своего хозяина! Этот феномен в литературе был назван «смертельная привлекательность» (Рис. 20)

Рис. 20. Феномен «смертельной привлекательности» при инфицировании мышей токсоплазмой.

Кстати, поведенческие изменения при инфицировании токсоплазмой были установлены не только у грызунов. До настоящего времени хронический токсоплазмоз рассматривается как одна из причин развития психиатрических нарушений у людей, включая шизофрению, биполярное расстройство, болезнь Паркинсона и даже риски суицидов.

Итак, микробиом определяет очень многое в работе нашего мозга, в нашем настроении и мировосприятии. Мы также давно знаем, что и некоторые витамины, жизненно важные для нашего здоровья – продуцируются микробами нашего кишечника. Наиболее известный пример – витамин B12 (цианокобаламин), который практически полностью производится микробами. И, кстати, его недостаток у человека приводит к неврологическим заболеваниям и, как недавно стало известно, участвует в развитии депрессии. Более подробно про «микробные витаминные фабрики» мы поговорим в одном из следующих разделов книги. А пока сделаем простой вывод: чтобы нам быть в хорошем настроении нужно беречь наших союзников – микробов внутри нас!