Микрофлора кишечника
Кишечник населен огромным количеством микробов – бактерий, грибов, вирусов. Все вместе они образуют микробиоту, или микрофлору кишечника. И эта микрофлора – не просто «безбилетный пассажир», а активный участник многих процессов в организме, в том числе связанных с мозгом и психикой.
Идея о том, что кишечные бактерии способны влиять на мозг и настроение, может показаться фантастической. Но на самом деле эта связь имеет под собой солидную научную основу. В кишечнике обитают триллионы бактерий, вирусов, грибов и она находится в постоянном «диалоге» с мозгом через сложную систему биохимических и нервных сигналов, известную как ось «кишечник-мозг».
Оказывается, кишечник и мозг постоянно «общаются» друг с другом с помощью нервных, гормональных и иммунных сигналов. И микробы кишечника участвуют в этом «разговоре» – они могут производить и разрушать вещества, влияющие на мозг (нейромедиаторы, гормоны, иммунные факторы), а также менять проницаемость кишечной стенки и гематоэнцефалического барьера (фильтра, защищающего мозг).
Поэтому изменения в составе микрофлоры могут отражаться на настроении, поведении и даже риске развития некоторых неврологических и психических заболеваний. В частности, ученые заинтересовались ролью микробиоты в развитии депрессии – одного из самых распространенных расстройств психики.
В крупном исследовании с участием более 1000 человек изучили, как особенности микробиоты связаны с качеством жизни и наличием депрессии. Оказалось, что люди с большим количеством полезных бактерий Faecalibacterium и Coprococcus, производящих противовоспалительное вещество бутират, имели более высокие показатели физического и психического благополучия. А вот при депрессии, наоборот, этих бактерий было меньше, зато обнаружилось больше вредных Flavonifractor.
Интересно, что прием антидепрессантов сам по себе тоже влиял на состав микрофлоры. Но даже с учетом этого фактора у людей с депрессией было меньше Coprococcus и Dialister – видимо, эти бактерии особенно важны для настроения.
Чтобы понять, как именно микробы могут влиять на мозг, ученые составили своеобразный «каталог» нейроактивных веществ, которые способна производить или разрушать кишечная микрофлора. Среди них оказались и хорошо известные нейромедиаторы (серотонин, дофамин, ацетилхолин), и менее изученные соединения.
Так, у людей с лучшим психическим самочувствием микрофлора имела больший потенциал синтеза DOPAC (3,4-дигидроксифенилуксусной кислоты) – метаболита дофамина, играющего важную роль в регуляции настроения и эмоционального состояния. А вот при депрессии обнаружились признаки усиленного микробного синтеза «тормозного» нейромедиатора ГАМК и сниженной способности разрушать возбуждающий глутамат. Несмотря на то что из кишечника в мозг в норме нейромедиаторы не попадают, они влияют на мозг опосредованно, через периферическую нервную систему (нервные окончания в толстом кишечнике), блуждающий нерв (передаёт сигналы от кишечника к мозгу) и нейро-иммунно-эндокринные взаимодействия (нейромедиаторы влияют на иммунные и эндокринные клетки, а те в свою очередь, на мозг). Эти механизмы и лежат в основе оси «кишечник-мозг».
Конечно, эти результаты нужно проверять и уточнять. Пока рано говорить о причинно-следственной связи: мы не знаем, то ли изменения микрофлоры вызывают депрессию, то ли депрессия меняет микрофлору (или то и другое сразу). Да и сами механизмы влияния микробов на психику еще предстоит расшифровать.
В процессе переваривания белков бактерии, такие как Clostridium и Bacteroides, расщепляют аминокислоты, выделяя аммиак как побочный продукт. Эти бактерии используют белки из пищи, особенно из продуктов животного происхождения, таких как мясо, рыба и яйца.
Аммиак – это токсичное соединение, которое может образовываться в толстом кишечнике в результате деятельности бактерий.
Токсичное соединение аммиак в нормальных условиях быстро нейтрализуется и выводится из организма. Однако при нарушении микробиома или заболеваниях печени его уровень может повышаться. Высокие концентрации аммиака могут проникать в кровоток и достигать мозга, вызывая когнитивные нарушения, «туман в голове», усталость и даже энцефалопатию. Это подчеркивает важность поддержания здорового микробиома и правильного функционирования печени для общего здоровья. Важно сбалансировать рацион, включив в него больше растительных продуктов, богатых клетчаткой, чтобы минимизировать образование аммиака.
Эти данные – еще один аргумент в пользу того, что психическое здоровье и благополучие тесно связаны со здоровьем кишечника. Забота о правильной микрофлоре (через диету, пробиотики, разумное применение антибиотиков) – это инвестиция не только в хорошее пищеварение, но и в ясный ум и позитивный настрой. А значит, слушая сигналы кишечника, мы заботимся и о мозге!
Психобиотики
Психобиотики – это относительно новое, но очень перспективное направление в области изучения взаимосвязи между кишечной микрофлорой и психическим здоровьем человека. По сути, психобиотики – это живые микроорганизмы (пробиотики) или вещества, продуцируемые микроорганизмами (постбиотики), которые при приеме в адекватных количествах оказывают положительное влияние на психическое здоровье и когнитивные функции.
Как же работают психобиотики? Основных механизмов несколько:
1. Продукция нейромедиаторов. Некоторые штаммы бактерий, особенно из родов Lactobacillus и Bifidobacterium, способны производить те же нейромедиаторы, что и наш мозг – серотонин, дофамин, ГАМК. Эти вещества участвуют в регуляции настроения, сна, аппетита, болевой чувствительности. Фактически, до 90 % всего серотонина в нашем теле производится в кишечнике! Поэтому дисбаланс кишечной флоры может приводить к дефициту этих важных «гормонов радости». К счастью, все эти нейромедиаторы не проходят через гематоэнцефалический барьер, иначе представьте, что было бы с нашим настроением после приема еды или в периоды голода. Однако они действуют на нейроны периферической нервной системы, блуждающий нерв (а он идет прямо в мозг), а также на нейро— и иммуноэндокринные клетки кишечника, которые затем передают сигналы на расстоянии, в том числе в мозг.
2. Снижение воспаления. Многие психические расстройства, особенно депрессия, связаны с хроническим низкоуровневым воспалением в организме. Некоторые пробиотики обладают противовоспалительным действием – они снижают проницаемость кишечной стенки («дырявый кишечник»), уменьшают выработку провоспалительных цитокинов, стимулируют противовоспалительные Т-регуляторные клетки. Особенно в этом плане изучены штаммы Bifidobacterium longum и Lactobacillus helveticus.
3. Активация блуждающего нерва. Блуждающий нерв – это главная «линия связи» между кишечником и мозгом. Он передает сигналы в обоих направлениях и участвует в регуляции многих функций – от пищеварения до настроения. Некоторые пробиотики, особенно Lactobacillus rhamnosus и Bifidobacterium longum, способны стимулировать рецепторы блуждающего нерва в кишечнике, посылая успокаивающие сигналы в мозг. В экспериментах на мышах эти пробиотики снижали тревожность и улучшали реакцию на стресс.
4. Синтез короткоцепочечных жирных кислот (КЖК). КЖК – это вещества, которые образуются в кишечнике при ферментации клетчатки полезными бактериями. Главные КЖК – ацетат, пропионат и бутират – служат не только источником энергии для клеток кишечника, но и важными сигнальными молекулами. Они регулируют аппетит, метаболизм, иммунитет и даже экспрессию генов. А недавно выяснилось, что КЖК могут напрямую влиять на мозг, проникая через гематоэнцефалический барьер и взаимодействуя с глиальными клетками. В частности, бутират обладает антидепрессивным и нейропротективным действием.
5. Регуляция стрессовой оси. Организм реагирует на стресс активацией гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси (ГГН-оси). Это приводит к выбросу кортизола – главного гормона стресса. Хронический стресс и повышенный кортизол могут приводить к депрессии, тревожности, проблемам с памятью. Некоторые пробиотики, особенно Lactobacillus helveticus и Bifidobacterium longum, способны модулировать активность ГГН-оси, снижая выработку кортизола и улучшая реакцию на стресс.
Какие психобиотики доказали свою эффективность в клинических исследованиях? Вот некоторые примеры.
1. Lactobacillus helveticus R0052 и Bifidobacterium longum R0175. Эта комбинация штаммов, известная под коммерческим названием Probio’Stick, показала антидепрессивный и противотревожный эффект в нескольких клинических исследованиях. В одном из них, длившемся 30 дней, прием Probio’Stick привел к значительному снижению симптомов депрессии, тревоги и соматических проблем у пациентов с легкой и умеренной депрессией.
2. Lactobacillus rhamnosus HN001. Этот штамм изучался у беременных женщин с целью профилактики послеродовой депрессии. В рандомизированном исследовании с участием 423 женщин прием L. rhamnosus HN001 с 14–16 недели беременности до 6 месяцев после родов привел к значительному снижению риска развития симптомов тревоги и депрессии по сравнению с плацебо.
3. Bifidobacterium longum 1714. Этот штамм изучался у здоровых добровольцев с целью оценки его влияния на стресс и когнитивные функции. В рандомизированном исследовании с участием 22 здоровых мужчин прием B. longum 1714 в течение 4 недель привел к значительному снижению уровня кортизола и улучшению памяти в условиях острого стресса по сравнению с плацебо.
4. Lactobacillus plantarum 299v. Этот штамм изучался у пациентов с синдромом раздраженного кишечника (СРК), который часто сопровождается тревогой и депрессией. В рандомизированном исследовании с участием 214 пациентов с СРК прием L. plantarum 299v в течение 4 недель привел к значительному улучшению качества жизни, снижению тревоги и депрессии по сравнению с плацебо.