Пищеварительная система любого живого организма буквально кишит огромным количеством бактерий. Только представьте: в этот самый момент у вас внутри находятся сотни триллионов микроорганизмов, населяющих пищеварительный тракт. Клеток микроорганизмов гораздо больше, чем клеток самого тела (которых приблизительно десять триллионов). Если вас это недостаточно впечатляет, то задумайтесь о том, что коллективно у всех этих микробов генов в 150 раз больше, чем собственно человеческих.

Ученые всё ещё пытаются поточнее выяснить, какие же бактерии составляют человеческий микробиом. По предварительным данным, он содержит около тысячи разновидностей уже изученных бактерий и ещё семь тысяч совсем неизученных. Уж кому-кому, а нашему пищеварительному тракту редко бывает одиноко.

Микробиом человека представляет собой собрание микроорганизмов, которые населяют наше тело как изнутри, так и снаружи. Самой изученной частью микробиома считается микрофлора кишечника, потому что наибольшая концентрация бактерий сосредоточена именно там.

Микроорганизмы в пищеварительном тракте крайне важны для психического здоровья человека. Состояние желудочно-кишечного тракта влияет на наши аппетит и настроение гораздо сильнее, чем мы привыкли думать.

Тед Динан (Ted Dinan), профессор психиатрии и научный руководитель Центра алиментарной фармабиотики Университетского колледжа в Ирландии, стал экспертом в области изучения бактерий практически случайно. Это произошло в начале 2000-х годов, когда он только-только был принят на работу. Сам Тед в ту пору характеризовал себя как человека, который своими безумными идеями постоянно отвлекал очень занятых и от этого несчастных микробиологов, которые в тот момент как раз исследовали такой тип бактерий, как пробиотики.

Пробиотики — это такие бактерии, которые полезны для нашего здоровья. Они улучшают микрофлору кишечника и близки по своей структуре к собственным бактериям человеческого тела. Про такие виды пробиотиков, как лактобактерии и бифидобактерии, вы наверняка не раз слышали в рекламе йогуртов.

Как и полагается психиатру, Динан решил, что будет очень любопытно посмотреть на то, что произойдёт, если накормить пробиотиками подопытных крыс и понаблюдать за их поведением. Для этого он провёл следующий эксперимент: сразу после рождения крысиные детёныши были отделены от матери, что спровоцировало у них развитие депрессии и значительное снижение иммунитета.

Затем учёные некоторое время давали им особый пробиотик под названием Bifidobacterium infantis, после принятия которого у крыс нормализовался иммунитет, а признаков депрессии и беспокойства стало куда меньше. После этого случая Динан и его коллеги предложили ввести новый термин «психобиотик» для обозначения особого класса микроорганизмов, которые положительно влияют на поведение и мозговую активность.

Психобиотики — это бактерии, которые при попадании в организм в достаточном количестве способны принести пользу здоровью пациентов, страдающих психическими заболеваниями.

Тед Динан, профессор психиатрии

История изучения микробиома

Гипотезу о том, что процессы, происходящие в нашем пищеварительном тракте, сильно влияют на психическое здоровье, едва ли можно назвать новой. Медицина уже на протяжении многих лет склонна винить наш желудочно-кишечный тракт во всех мыслимых и немыслимых бедах.

Началось всё с того, что в начале 1800-х годов военный хирург и физиолог Уильям Бомон (William Beaumont) стал пионером в области гастроэнтерологии, изучив секрецию желудка. Случай был необычный: пациента Бомона ранили дробью в живот во время охоты. Из-за этого в его брюшной полости образовалась довольно большая дыра, которая ни в какую не хотела затягиваться. Это дало Бомону возможность тщательно изучить работу пищеварительной системы. Он опускал в дыру кусочки пищи и следил за тем, что с ними происходит. Именно так учёный и установил, что для пищеварения важны не только сокращения стенок желудка, но и желудочный сок, который растворяет пищу.

К началу 1900-х врачи и учёные пришли к выводу, что стоит рассматривать пищеварительную систему как своеобразный рассадник огромного количества психических заболеваний. Уже тогда они на полном серьёзе полагали, что плохая микрофлора кишечника вполне может стать причиной повышенной усталости, меланхолии и многочисленных неврозов.

Интересен и совсем недавний опыт, поставленный на мышах Джейн Фостер (Jane Foster), нейробиологом из Университета Макмастера в Канаде. В ходе эксперимента Джейн стремилась доказать, что существует непосредственная связь между мозгом и микрофлорой — ось «кишечник — мозг».

Для эксперимента использовали два вида мышей: обычных и стерильных, у которых полностью отсутствовала микрофлора. Для наблюдения их поместили в специальную коробку, одна часть которой была затемнена, а другая находилась на свету. Обычные мыши дольше изучали затемнённую область, а стерильные больше времени проводили на светлой стороне коробки. Отсюда вытекает предположение, что тревожность без микрофлоры проявляется гораздо меньше и мыши попросту не чувствуют возможной опасности.

В ещё одном исследовании было установлено, что микробиом влияет на гены, связанные с миелином, материалом, который покрывает защитным слоем нервные волокна. Он вырабатывается в префронтальной коре головного мозга, ответственной за поведение и сохранение концентрации. Если в этой части мозга есть повреждения, то человек становится более подвержен многочисленным психическим расстройствам, в том числе шизофрении и тяжёлым формам депрессии. Исследования направлены на то, чтобы выяснить, как микроорганизмы пищеварительной системы влияют на развитие этих заболеваний.

Желудочно-кишечный тракт имеет свою собственную нервную систему, которую называют энтеральной. С её помощью бактерии в нашем кишечнике могут посылать в головной мозг особые химические сигналы. Очень важно, чтобы эта система работала исправно, так как некоторые виды бактерий содержат важнейшие нейромедиаторы, такие как:

  • ацетилхолин (участвует в передаче импульсов в разные отделы мозга);
  • гамма-аминобутират (устраняет психическое возбуждение);
  • триптофан (улучшает настроение).

В одном из исследований Тед Динан и его коллеги решили накормить мышей пробиотикам, похожими на те, которые обычно добавляют в йогурты. Мыши, которые получили этот пробиотик, вели себя менее тревожно и активнее исследовали предложенные части лабиринта, пугливые мыши стали более коммуникабельными. Кроме того, у этих мышей наблюдался более высокий уровень гамма-аминомасляной кислоты, которая ответственна за устранение психического возбуждения и снижение тревожности.

бактерии, мыши
giphy.com

В другом эксперименте учёные пересаживали микробы из кишечника мышей, страдающих депрессией, в кишечники обычных мышей. Выяснилось, что мыши, поведение которых раньше было нормальным, переняли беспокойные повадки тех сородичей, чьи бактерии им пересадили. Этот эксперимент позволил Динану предположить, что кишечник и мозг связаны непосредственно через блуждающий нерв.

Блуждающий нерв — один из нервов, который выходит из яремного отверстия черепа и спускается по шее в грудную и брюшную полости. С его помощью мозг получает информацию о том, что происходит в организме человека.

Перспективы изучения микробиома

До сих пор все исследования проводились исключительно на мышах, а человеческий организм не затрагивали. Влияние пробиотиков на наше самочувствие пока изучено мало, но это даёт стимул для движения вперёд.

Единственное исследование, которое проводилось на людях, было таким: 40 абсолютно здоровых участников эксперимента поделили на две группы. На протяжении четырёх недель половина из них принимала восемь видов полезных бактерий, которые были призваны облегчить любые проявления депрессии и тревожности. Второй группе давали плацебо. После окончания эксперимента всех участников протестировали по специальной шкале депрессии. Участники эксперимента, которые принимали полезные бактерии, были значительно менее склонны к проявлениям грусти и депрессии. Однако не стоит преувеличивать значимость результатов этого исследования.

Отсутствие доказательств — ещё не повод считать, что психобиотики не работают на людях. Невидимая ось «кишечник-мозг» — очень сложная система, которую ещё только предстоит тщательно изучить. Например, учёные планируют узнать, какие бактерии в организме наиболее важны для его полноценного функционирования, а также с помощью каких именно биологических механизмов психобиотики оказывают влияние на наше настроение.

Джонатан Эйсен (Jonathan Eisen), профессор Калифорнийского университета, считает, что выяснение того, какие микроорганизмы важны для микрофлоры кишечника, будет решающим шагом в области развития гастроэнтерологии. Если изменение микрофлоры способно влиять на поведение, то просто необходимо понять, как это работает.

Дальнейшее исследование микробиома будет полезно для развития как медицины, так и диетологии. Нет причин сомневаться в том, что изменение рациона питания повлечёт изменения и в пищеварительной системе. Именно поэтому важно изучить, можно ли как-то повлиять на бактериальное содержимое пищевого тракта, чтобы добиться от диеты наилучших результатов. Что касается медицины, то в организмах у людей с определёнными заболеваниями есть конкретные микробы, которые эту болезнь спровоцировали. Если узнать, как грамотно их устранить, то выздоровление может наступить гораздо быстрее.

Не существует никакого нормального или здорового микробиома, к которому следовало бы стремиться. Микробиом сложен, он постоянно меняется и сильно зависит от состояния человека и того, чем он питается.

Эд Ёнг (Ed Yong), британский учёный, писатель и журналист

В области исследования пищеварительного тракта слишком много ложных гипотез и недоказанных фактов. Связь микробиома и депрессии ещё никем не доказана, однако это не мешает людям делать по этому поводу предположения разной степени абсурдности. Джонатан Эйсен в своём блоге даже предлагает выдавать за особенно бредовые домыслы специальную премию.

Что касается серьёзных исследований, то вопрос изучения микробиома стоит довольно остро. К примеру, Национальный институт психического здоровья за последние два года выделил 3,7 миллиона долларов на исследование роли микробиома в психическом здоровье человека, Управление военно-морских исследований США также профинансировало изучение микробиома, а европейский проект под названием MyNewGut приступил к изучению связи между мозгом и пищеварительным трактом. Уже ясно, что в итоге учёные докопаются до чего-то интересного, однако пока нужно набраться терпения.

История медико-биологических исследований полна примеров того, как из, казалось бы, ничего не значащих предположений вырастали грандиозные гипотезы и открытия. Самым ярким примером можно считать проект «Геном человека». Четверть века назад, когда работа над проектом только началась, учёные надеялись определить последовательность нуклеотидов, составляющих человеческую ДНК, что привело бы к открытию лекарств от многих генетических болезней.

бактерии, геном человека
giphy.com

К таким грандиозным результатам работа над проектом не привела, но учёные смогли расшифровать эпигеном человека. Он объединяет в себе все факторы, которые определяют, какие именно из генов, составляющих данный геном, функционируют, а какие — нет. Это стало большим открытием. Теперь на изучение микробиома делают практически такие же ставки. Однако не стоит всё же забывать о том, что открытия в этой области совсем не так просты, как кажутся на первый взгляд, и ответа на главный вопрос жизни, Вселенной и всего остального они точно не дадут.