Мыши, которых не прооперировали, в процессе тестов показали значительное снижение уровня тревожности. Уровень кортизола в их крови, который отражает уровень тревожности, также понизился.
И напротив, мыши, которым перерезали блуждающий нерв, вели себя тревожно, несмотря на ежедневный прием Lactobacillus rhamnosus: их рецепторы ГАМК в мозге не реагировали. Как будто прервался главный канал связи между кишечником и мозгом, канал, существование которого подтверждают миллионы нейронов, расположенных в стенках кишечника.
Наука пока еще не знает точно, каким образом бактерии воздействуют на блуждающий нерв, а через него – на нейроны в мозге и на рецепторы ГАМК. Блуждающий нерв не зря носит такое название: у него множество ответвлений, которые порой трудно выявить. Этот нерв выполняет множество функций, о которых мы еще не все знаем: он и по сей день остается «блуждающим».
Ось гипоталамус – гипофиз – кора надпочечников
Гипоталамус – это маленькая железа, расположенная в мозге. Функционально он является вершиной оси, последовательно связывающей несколько действующих элементов. Гипоталамус выделяет вещества, которые воздействуют на другую железу, гипофиз, также расположенную в мозге. Гипофиз, в свою очередь, вырабатывает гормоны, воздействующие на другие железы, например на надпочечники.
Эта ось (есть и другие) важна потому, что она регулирует стресс благодаря кортизолу, гормону, который циклично вырабатывают надпочечники под воздействием других желез: они выделяют много кортизола утром, чуть меньше – после полудня и очень мало – вечером. Когда люди испытывают стресс, этот цикл сбивается.
Помимо контроля выработки кортизола, эта ось регулирует и другие сферы: пищеварение, иммунитет (что снижает уровень кортизола), эмоции, сексуальность, запас и расход энергии…
Выяснилось, что на работу этой оси могут влиять многие бактерии. Как мы только что узнали, под влиянием Lactobacillus rhamnosus и, несомненно, других представителей большого рода Lactobacillus снижается выработка кортизола. Первые результаты позволяют предположить, что такой эффект достигается за счет того, что эти бактерии способствуют укреплению стенок кишечника; в организм попадает значительно меньше токсичных метаболитов, которые вызывают воспалительные процессы.
Триптофан, предшественник серотонина
Состав нашей микробиоты напрямую влияет на метаболизм и количественный состав аминокислот, компонентов белка, которые мы получаем с пищей и которые, трансформируясь, влияют на работу нашего мозга.
Возьмем, к примеру, триптофан, незаменимую для нашего организма аминокислоту: благодаря ему бактерии выделяют важные метаболиты, в том числе и нейромедиаторы, способные ускорять или замедлять работу рецепторов клеток нашей иммунной системы и наших нейронов. Триптофан – это один из предшественников мелатонина, гормона сна, а также серотонина, одного из гормонов счастья, и, между прочим, 95 % серотонина производится в нашем кишечнике.
Пища – главный источник триптофана. Мы получаем его, когда пьем молоко, едим жирную рыбу, например лососевых, тунца, яйца, мясо птицы, бобовые, брокколи, шоколад, миндаль, бананы, некоторые сорта сыра.
Молекулы триптофана очень хрупкие. Одна из его особенностей состоит в том, что поступившая в наш организм с пищей аминокислота может быть усвоена как нами самими (хозяином), так и нашими бактериями. Вторая его особенность: он может метаболизироваться тремя совершенно различными путями в зависимости от состава нашей кишечной микробиоты.
Первый – это путь серотонина. Серотонин – нейромедиатор, который высвобождается в синапсах и обеспечивает передачу нервного импульса между нейронами. Это нейромедиатор счастья, защитник от депрессии. Один из главных механизмов большинства антидепрессантов состоит в замедлении распада серотонина для повышения его активности.
90 % серотонина вырабатывается в нашем кишечнике под воздействием бактерий и только 10 % – в мозге. Серотонин, который вырабатывается в кишечнике, может контролировать мозг через нервную систему, при помощи блуждающего нерва, проводящего нервные импульсы от пищеварительной системы к мозгу. Серотонин высвобождается в синапсе, где он играет роль нейромедиатора: он соединяется со специфическими рецепторами нейронов, чтобы регулировать уровень нашего стресса, тревожности, определять наше настроение. Один из эффектов антидепрессантов состоит в повышении его концентрации при передаче нервных импульсов между нейронами или ограничении его распада.
Второй путь – это так называемый AhR (рецептор ароматических углеводородов), один из рецепторов клеток иммунной системы (оказывающий противовоспалительное действие) и клеток стенок кишечника, герметичность которых улучшает триптофан. Этот путь активируется посредством метаболитов, которые выделяют наши бактерии под воздействием триптофана.
Третий путь активируется при наличии дисбактериоза, аномалий в популяциях наших бактерий, которые перестают использовать триптофан. Наш организм продолжает его «переваривать», но плохо, поскольку поднимается уровень промежуточного продукта обмена триптофана – кинуренина, токсичного вещества, играющего важную роль в развитии многих расстройств поведения, в том числе аутизма, депрессий, шизофрении, болезни Альцгеймера, рассеянного склероза; кроме того, он способствует расстройствам сна и ожирению.
Исследования подтвердили, что метаболизм триптофана зависит от качества микробиоты: если нам не хватает полезных бактерий, он не будет метаболизироваться должным образом и не проявит всех своих полезных качеств. Я предпочитаю путь метаболизма триптофана, зависящий от микробиоты, то есть Ahr, рекомендуя своим пациентам продукты питания, богатые триптофаном, и прописывая пробиотики, которые обеспечат необходимое количество бактерий, борющихся с воспалениями и способных улучшить метаболизм триптофана.
Мы по-прежнему многого не знаем. На данный момент наука не ответила на вопрос о том, какой состав микробиоты лучше всего послужит правильному метаболизму триптофана, и неизвестно, какие недостатки стоит устранить, чтобы направить микробиоту на верный путь – тот, который ведет к образованию серотонина.
Вероятно, этой истории даст продолжение медицина будущего – медицина предиктивная, индивидуализированная, революционная…
Короткоцепочечные жирные кислоты
Метаболиты микробиоты, короткоцепочечные жирные кислоты являются объектом особого внимания исследователей. В контексте нашего организма наиболее важны три типа короткоцепочечных жирных кислот: ацетат, пропионат и бутират. Как и в случае других метаболитов, выработка этих кислот зависит от наших бактерий, а следовательно, от нашего питания.
Наибольшая часть этих жирных кислот образуется в толстой кишке, где они играют ключевую роль в производстве энергии для различных тканей, в том числе и для мышц. Выяснилось, что они играют еще одну важную роль: укрепляют стенки кишечника, то есть участвуют в защите организма от различных токсинов.
Остальная, незначительная, часть короткоцепочечных жирных кислот попадает в кровь и достигает мозга. Там они регулируют воспалительные процессы и активируют или подавляют экспрессию генов, ответственных за психические расстройства.
В Ирландском национальном университете в Корке исследователи под руководством Аурелиуса Бурокаса давали пребиотики здоровым мышам и отслеживали выработку их микробиотой короткоцепочечных жирных кислот. В результате было отмечено повышение уровня этих кислот, а также изменение экспрессии определенных генов в их мозге. Мыши, чувствовавшие себя хорошо и раньше, почувствовали себя еще лучше. В их микробиоте увеличилось количество противовоспалительных бактерий и Bacteroidetes, а уровень бифидобактерий понизился. Во время теста open field подопытные мыши установили рекорд: среднее время, проведенное ими в центре «арены», составило 120 секунд, тогда как в случае «нормальных» мышей этот показатель равен 85 секундам.
В Университете Массачусетса исследователи под руководством Фредерика Шредера и Шарама Акбаряна провели опыт на мышах, предварительно доведенных до депрессивного состояния: помимо лечения антидепрессантами, мышам в течение четырех недель делали инъекции больших доз бутирата. Результат подтвердил: бутират в значительной мере улучшил эффект антидепрессантов.
В этом вопросе мы уже достигли высокого уровня понимания научной проблемы. Теоретически для облегчения синдромов депрессии было бы достаточно повысить нашу собственную выработку бутирата посредством правильно подобранных пребиотиков, в особенности фрукто- и галакто-олигосахаридов.
Одно суждение верно как для мышей, так и для людей: дурное влияние, которое оказывает на микробиоту нездоровое питание, богатое жирами и сахарами, может вызвать как минимум депрессию.
Глава 12Формирование микробиоты у ребенка
Это вывод, к которому я прихожу на опыте моих консультаций: в силу разной наследственности и разной микробиоты мы все отличаемся друг от друга по физическому и психическому здоровью. Например, Пьер много выпивает и питается не слишком сбалансированно, но его печень сопротивляется и чувствует себя хорошо. А вот Жана куда меньшее довело до цирроза; из-за проницаемости кишечных стенок он чувствителен к любым токсинам, попадающим в его пищеварительный тракт. Пьер – большой оптимист. Жан известен своим тревожным характером, подверженностью стрессу и гневливостью. Какие качества приобретенные, а какие врожденные в их хорошем или дурном самочувствии и даже в их характерах?
Мы ничего не можем поделать со своей наследственностью: она неизменна. А вот микробиота – другое дело. Теперь мы знаем, что, даже будучи взрослыми, мы можем исправить состояние дисбактериоза: это надо делать на протяжении всей жизни, но оно того стоит.
Наиболее головокружительное открытие состоит в том, что у нас есть возможность определять, какой будет наша микробиота, каковы будут ее сильные и слабые стороны, которые будут сопровождать нас на протяжении всей жизни; от нас зависит характер наших дисбактериозов, которые сами по себе не болезнь, но могут способствовать возникновению многих заболеваний. На самом деле речь идет скорее о возможностях наших родителей: в том, что касается бактерий, многое определяется в течение первых двух или трех лет жизни. Иногда даже раньше.