Новое понимание природы эмоций
Эмоции окрашивают наши мысли и влияют на наши решения с первых дней жизни. Когда возникает опасность, эмоции помогают нам вступить с нею в сражение или убежать. С их помощью человек отыскивает себе пару и общается со своими детьми. Эмоции создают вкусы, влияют на здоровье, способствуют появлению вредных привычек и разжигают огонь страстей. Чувства — главное, что делает нас людьми.
Веками философы, психологи, а позже и нейрофизиологи исследовали эмоции. Они предлагали все более сложные теории, называя источником эмоций сознание, головной мозг или организм в целом. Но в последние несколько лет были получены новые данные, позволяющие предположить, что на эмоции может влиять источник, о котором практически никто не мог и подумать. Эти революционные результаты свидетельствуют о том, что решающую роль в сложных взаимодействиях между сознанием, головным мозгом и пищеварительным трактом играют микроорганизмы пищеварительного тракта. Это захватывающее открытие породило новые идеи, ломающие прежнюю парадигму, — идеи о роли этих невидимых существ во внутренних реакциях и внутренних ощущениях и о том, как они могут влиять на наше настроение, сознание и даже на мысли.
Могут ли микроорганизмы ЖКТ изменить ваш мозг?
Несколько лет назад, впервые встретив на приеме Люси, женщину 66 лет, я не счел ее проблемы со здоровьем сколько-нибудь необычными. Она много лет страдала от легкого запора и дискомфорта в животе, ей был поставлен диагноз — синдром раздраженного кишечника. С врачебной точки зрения историю Люси любопытной делали симптомы тревожности. К тому времени, когда я занялся ее лечением, она в течение двух лет страдала от тяжелых панических атак, случавшихся у нее раз в несколько недель и сопровождавшихся сильным страхом, учащенным сердцебиением, одышкой и чувством обреченности. Эти симптомы появлялись внезапно, обычно ослабевая через 20 минут. В периоды между приступами общий уровень тревожности, как заметила Люси, также возрастал. Многие пациенты, которые приходят ко мне на прием с желудочно-кишечными симптомами, рассказывают о случающихся у них приступах паники, однако обстоятельства появления этих симптомов у Люси были очень необычными.
Около двух лет назад у нее появилась хронически повторяющаяся заложенность носа и головные боли, врачи поставили ей диагноз: инфекция пазух носа. Во время двухнедельного курса ципрофлоксацина (в таких ситуациях назначают антибиотики широкого спектра действия, которые убивают массу различных патогенных микроорганизмов, а также собственные микроорганизмы ЖКТ) она заметила, что ее стул стал более частым и более жидким, хотя во всем остальном самочувствие было хорошим. Чтобы справиться с такими последствиями, Люси несколько недель принимала пробиотики, после чего стала чувствовать себя нормально.
Примерно через шесть месяцев у нее снова начались запоры и головные боли. Врач прописал ей другой антибиотик широкого спектра действия, который она принимала в течение трех недель. И снова возник постоянный дискомфорт в животе. До сих пор ничего особенного в ее истории болезни не было: при приеме антибиотиков у многих пациентов появляются временные изменения в привычном функционировании кишечника, так как эти лекарства на время подавляют кишечную микробиоту, уменьшают ее разнообразие, что необходимо для оптимальной работы кишечника. Из опросов пациентов и результатов клинических исследований известно, что побочные эффекты могут включать длительные ощущения дискомфорта в пищеварительном тракте, а иногда и симптомы, похожие на СРК. У подавляющего большинства пациентов эти проблемы проходят, но пациенты, начинающие жить с менее разнообразной микробиотой, кажется, становятся более восприимчивы к таким побочным эффектам.
Так как Люси больше не принимала антибиотиков, я порекомендовал ей пить больше жидкости и питаться разнообразными ферментированными продуктами, в том числе есть йогурт и квашеную капусту, а дополнительно принимать пробиотические добавки. Цель лечения состояла в том, чтобы повысить разнообразие кишечной микробиоты до такой степени, чтобы восстановить ее первоначальный состав. В то же время я настоятельно рекомендовал Люси использовать различные методы облегчения симптомов тревоги, включая саморелаксацию, глубокое брюшное дыхание и технику безоценочного осознавания. Кроме того, я назначил ей клонопин, похожее на валиум лекарство, растворяемое под языком, которое Люси должна была принимать, если начнется полномасштабный приступ паники. Этот комбинированный режим лечения постепенно нормализовал работу кишечника, и через шесть месяцев ее панические атаки стали случаться реже. Когда я в последний раз видел Люси, у нее был только один приступ, причем в легкой форме, и поэтому ей больше не нужно было принимать клонопин.
Приступы паники и повышенная тревожность возникли у Люси через несколько недель после появления симптомов со стороны желудочно-кишечного тракта, а когда эти симптомы стали проходить, стали более редкими и приступы паники, и состояния тревоги. Я подозревал, что два последовательных курса антибиотиков широкого спектра временно изменили популяцию микробиоты ЖКТ и режим его функционирования. Это привело к появлению желудочно-кишечных симптомов, похожих на СРК, которые исчезли вскоре после прекращения приема лекарства. Не мог ли антибиотик вызвать изменения в составе кишечной микробиоты, что, в свою очередь, способствовало возникновению симптомов тревоги?
Не вырабатывает ли микробиота ЖКТ успокоительное?
Когда в 2011 г. я впервые увидел Люси в своей клинике, научных фактов, которые подтверждали бы связь между микробиотой кишечника и эмоциональным состоянием, было очень мало — всего несколько описаний клинических случаев. Однако чуть позже в том же году группа исследователей из Канады сообщила об интригующих результатах своих экспериментов на животных. Эти данные позволили предположить, что сами кишечные микроорганизмы производят нейромедиаторы, способные изменять эмоциональное поведение.
Пржемысл Берчик и его команда из Университета Макмастера в течение недели поили группу здоровых мышей коктейлем из трех антибиотиков широкого спектра действия. Ученые контролировали состав кишечной микробиоты мышей и их поведение до, во время и после приема антибиотиков. Как и ожидалось, это лечение в значительной степени изменило состав кишечной микробиоты животных, увеличив популяции одних групп микроорганизмов (в частности, нескольких видов лактобацилл) и уменьшив популяции других. Однако Берчика удивило, что у мышей, прошедших лечение антибиотиками, увеличилась исследовательская активность — они начали проводить больше времени на хорошо освещенных открытых участках своих клеток или экспериментальных установок, а не в темных и защищенных местах, которые они предпочитали ранее. Поскольку мыши не могут рассказать нам о своих симптомах тревоги, такое поведение рассматривается как сигнал, свидетельствующий, что животные менее тревожны или, как отмечают исследователи, теперь демонстрируют менее «тревожный тип поведения».
Через две недели после курса антибиотиков поведение мышей и их кишечная микробиота вернулись к нормальному состоянию, из чего можно предположить, что наблюдаемые изменения в эмоциональном поведении животных и вызванные антибиотиками изменения микробиоты кишечника связаны между собой. Но каким образом головной мозг получал информацию об изменениях в кишечнике, вызванных антибиотиками? Очевидным кандидатом на роль механизма передачи сигналов от кишечных микроорганизмов к головному мозгу был блуждающий нерв — основной канал коммуникаций между ЖКТ и головным мозгом. И действительно, мыши, у которых блуждающий нерв был перерезан, после подавления микробиоты антибиотиком больше не проявили снижения тревожности. Эти наблюдения наводят на мысль, что кишечная микробиота здоровых мышей стабильно поставляет вещества, которые способны подавить тревогу, и головной мозг оповещается об этом через блуждающий нерв.
Какие вещества, производимые кишечной микробиотой, могли приводить к такому анксиолитическому эффекту? Предыдущие исследования показали, что некоторые микроорганизмы способны производить нейромедиаторную гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК). Это одна из наиболее распространенных сигнальных молекул в нервной системе, контролирующая отделы головного мозга, отвечающие за эмоции, и лимбическую систему. Многие успокоительные препараты — валиум, ксанакс и клонопин — нацелены на ту же систему сигнализации, имитируя действие ГАМК.
Ранние свидетельства о связи между кишечными микроорганизмами, ГАМК и функциями головного мозга были получены около 30 лет назад у пациентов с прогрессирующим циррозом печени. Со временем психическое состояние таких пациентов ухудшается, а уровень алертности (состояния постоянной внутренней готовности) возрастает. Когда же они получают препарат, который блокирует действие сигнальной системы ГАМК, их когнитивные функции быстро улучшаются, а уровень энергии возрастает. Удивительно, но при получении антибиотиков широкого спектра действия функции головного мозга также улучшались. В то время исследователи еще не могли четко объяснить, как цирроз печени может привести к увеличению активности ГАМК в головном мозге. Сегодня мы знаем, что увеличенный объем ГАМК, производимой в пищеварительном тракте измененной микробиотой, отыскивает путь к специфическим ГАМК-рецепторам в головном мозге, где и подавляет когнитивные процессы и эмоциональные системы головного мозга. Как в экспериментах с мышами Берчика, антибиотики широкого спектра действия уменьшают популяцию бактерий, продуцирующих ГАМК, что приводит к снижению ее уровня в головном мозге и улучшению его работы.
Эти эксперименты четко зафиксировали тот факт, что микроорганизмы, обитающие в нашем пищеварительном тракте, могут производить успокоительные молекулы, а те при определенных обстоятельствах могут влиять на головной мозг. Однако у подавляющего большинства пациентов, получающих антибиотики, не наблюдается никаких побочных эмоциональных эффектов. Возникает вопрос: не могли бы мы воспользоваться этими знаниями для лечения тревожных расстройств с помощью микроорганизмов, продуцирующих ГАМК в виде пробиотиков? Мы знаем, что некоторые штаммы лактобацилл (лактобактерий) и бифидобактерий, двух из наиболее изученных семейств полезных кишечных бактерий, имеют механизмы синтеза, способные производить ГАМК. Так как различные штаммы бактерий этих двух родов являются активными ингредиентами большинства коммерчески доступных пробиотиков и поскольку обе группы также обычно имеются в изобилии в ферментированных пищевых продуктах, то, возможно, диета, обогащенная этими микроорганизмами, сделает нас менее напряженными? Вероятно, такое простое решение, как потребление ферментированных продуктов и пробиотиков, поможет людям, склонным к тревогам, понизить уровень тревожности? Немногочисленные исследования, проведенные на мышах, позволяют выдвинуть предположение, что это на самом деле может подействовать. Так, ученые наблюдали снижение тревожности в поведении здоровых взрослых мышей, когда они кормили их пробиотиками Lactobacillus rhamnosus. В другом исследовании было установлено, что другой вид пробиотиков Lactobacillus longum заметно снижает уровень тревожности у мышей, больных колитом и хроническим воспалением толстой кишки. Имеется ряд клинических свидетельств, что такие «психобиотические» эффекты могут быть достигнуты и у людей.
Единственный надежный способ оценить возможное влияние пробиотиков на мозг человека — провести контролируемое клиническое испытание на людях. В таком испытании волонтеры случайным образом распределяются по двум группам: в одной участники принимают активное вещество (например, пробиотик), в другой, контрольной, принимают плацебо — вещество, которое не отличается от лекарства по внешнему виду, вкусу или запаху, но не производит никаких известных внутренних действий. Для повышения надежности проверки ни участники, ни ученые до конца эксперимента не могут знать, в какой группе оказался тот или иной участник. Именно такое слепое рандомизированное и контролируемое исследование является в медицине золотым стандартом для оценки эффективности всех видов лечения.
В 2013 г. Кирстен Тиллич использовала такой подход в нашем научно-исследовательском центре, случайным образом распределив 36 участниц эксперимента по трем группам. В течение четырех недель участники группы активного лечения дважды в день ели йогурт, обогащенный штаммом пробиотической бактерии Bifidobacterium lactis, а также тремя другими видами бактерий (Streptococcus thermophiles, Lactobacillus bulgaricus и Lactococcus lactis), которые обычно используются для превращения молока в йогурт. Участники второй группы получали неферментированный молочный продукт, в котором не было ни одного пробиотика, но по вкусу, консистенции и внешнему виду он был неотличим от йогурта, обогащенного пробиотиками. Участники третьей группы не ели никаких молочных продуктов.
В начале и в конце четырехнедельного исследования мы опросили каждую женщину об общем самочувствии, настроении, уровне тревожности и функционировании кишечника. Затем Кирстен Тиллич провела МРТ-сканирование головного мозга каждой испытуемой и проверила их способности оценивать эмоции других людей по выражению лица.
Задание заключалось в том, чтобы, посмотрев на лица трех разных людей, которые выглядели рассерженными, напуганными или грустными, быстро определить, какие два из трех лиц передают одинаковые эмоции. Люди во всем мире, независимо от расы, страны или языка, очень верно и быстро — за доли секунды — делают такие оценки, из чего можно предположить, что это очень простой врожденный рефлекторный эмоциональный отклик, который, вероятно, связан с рефлекторным эмоциональным поведением животных. При выполнении такого задания не задействуются сложные нервные цепи в мозге, необходимые для формирования чувства, и потому тестируемые не испытывают ни грусти, ни злости.
При выполнении задания на распознавание эмоций участницы, в течение четырех недель получавшие пробиотическую смесь, показали меньшую связь между рядом областей мозга, чем участницы, получавшие молочные продукты без пробиотиков. Так некоторые удивительные результаты исследований на мышах подтвердились и в отношении людей, а именно: манипулирование кишечной микробиотой может заметно изменить функцию головного мозга человека во время выполнения задания, связанного с эмоциями, по крайней мере на самом базовом уровне эмоционального рефлекса.
Но как пробиотические бактерии из йогурта общаются с головным мозгом испытуемых? Сначала мы думали, что регулярный прием пробиотиков может изменить кишечную микробную композицию, которая, в свою очередь, может повлиять на работу мозга. Однако, проанализировав состав микроорганизмов в фекальной массе участников исследования, мы не обнаружили никаких признаков воздействия пробиотиков на видовой и количественный состав кишечной микробиоты, кроме присутствия самого пробиотического микроорганизма. Из этого следовало, что потребление йогурта не изменило микробиоты участниц экспериментов. Однако из проведенного ранее исследования мы уже знали, что идентичное пробиотическое лечение может изменить метаболиты, вырабатываемые кишечными микроорганизмами. Можно было обоснованно предположить, что некоторые из этих метаболитов, получивших стимулирование со стороны пробиотиков, добираются до головного мозга либо с кровотоком, либо через сигналы блуждающего нерва и меняют его эмоциональную реактивность. В коммуникациях между микробиотой и головным мозгом, возможно, какое-то участие принимают и клетки пищеварительного тракта, содержащие серотонин. Недавно появилось сообщение, что некоторые кишечные микроорганизмы могут стимулировать выработку серотонина в этих клетках, что изменяет уровень этого нейромедиатора в пищеварительном тракте и значительно влияет на силу передаваемого из ЖКТ в мозг сигнала, который модулирует эмоции, болевую чувствительность и самочувствие. Если данная информация подтвердится, это откроет поистине удивительные перспективы в лечении нарушений взаимодействия головного мозга и пищеварительного тракта. Потребляя определенные пробиотики, содержащиеся в ферментированных продуктах или обогащенных ими молочных продуктах и фруктовых соках, и регулируя уровень жизненно важного нейромедиатора серотонина, мы сможем тонко настраивать систему, которая контролирует многие функции мозга — от настроения до болевой чувствительности и сна.
Наши испытуемые были тщательно отобраны, они были здоровы и не имели никаких вызывающих опасение физических или психологических симптомов, поэтому мы можем только догадываться о том, приводили ли изменения, вызванные конкретным пробиотиком, к изменению их уровня тревожности. Но так как испытуемые показали пониженную реактивность эмоциональных цепей мозга, когда обращали внимание на сердитые, грустные и страшные лица, мы узнали, что некоторые пробиотики способны ослабить эмоциональные реакции на отрицательный контекст.
Я был поражен этими выводами. Кто мог представить еще недавно, что регулярное потребление йогурта, который продается в любом супермаркете, может повлиять на работу головного мозга? Для нашей исследовательской группы эти результаты открыли совершенно новый подход к тому, как можно анализировать работу головного мозга в здоровом состоянии и в период болезни и как можно сохранять разум здоровым.
Только в последние несколько лет ученые начали исследовать роль питания для здоровья головного мозга и возможную роль кишечной микробиоты в отношениях между питанием и сознанием. Я убежден, что это быстро развивающееся научное направление коренным образом изменит наши представления о том, какие продукты полезны для нашего эмоционального и психического благополучия. В будущем это может изменить способы лечения тревожных расстройств и депрессии.
Роль микробиоты в развитии депрессии
Если вы когда-нибудь страдали от депрессии, то, вероятно, помните, как вам было грустно и тоскливо, какое чувство безнадежности вы переживали. Об этих симптомах мы обычно рассказываем своим друзьям и близким, описывая депрессию, и это действительно неприятное состояние. Возможно, вы сумеете вспомнить и некоторые другие ее симптомы. Замечали ли вы у себя повышенную нервозность или раздражительность? Были у вас трудности со сном или концентрацией внимания? Такие симптомы развиваются у человека с тревожным расстройством. Почти у половины пациентов с диагнозом «депрессия» отмечаются симптомы тревожности, а у многих страдающих от хронической тревожности — симптомы депрессии. Методы лечения депрессии, особенно при помощи препаратов, известных как селективные ингибиторы обратного захвата серотонина, часто ослабляют и симптомы хронической тревожности. Можно утверждать, что два этих заболевания являются близкими родственниками.
Но если манипуляции с микробиотой кишечника у мышей, в том числе прием пробиотиков, могут ослабить беспокойное поведение этих животных, может быть, пробиотики также могут ослабить у мышей чувства, эквивалентные депрессии? Джон Крайн, ирландский психиатр из Университетского колледжа в Корке, опубликовал несколько статей, подтверждающих эту гипотезу. Для описания свойств кишечных микроорганизмов, способных менять настроение, он предложил хорошо запоминающийся термин — Melancholic microbes (меланхолические микроорганизмы).
В одном из исследований его группа давала лабораторным крысам пробиотические бактерии Bifidobacterium infantis, названные так потому, что это один из первых бактериальных штаммов, который мать во время родов передает своему ребенку. Затем ученые заставили крыс плавать, чего эти животные делать не любят, в результате у них активизировалась стресс-реализующая система. При этом уровень в крови цитокинов — разновидности воспалительных молекул — повышался (такая же реакция происходит в организме человека). Когда крысам давали пробиотик, казалось, что изменения в крови и головном мозге шли на убыль, но на подавленное поведение животных это никак не влияло. В другом исследовании ученые установили, что определенный штамм бифидобактерий снижал у мышей уровень экспериментально вызванной депрессии и тревожного поведения так же эффективно, как это делает популярный антидепрессант лексапро (эсциталопрам).
Можно ли на основе этих результатов предположить, что пробиотики столь же эффективно будут смягчать депрессию у людей? Предварительные данные свидетельствуют, что в отношении некоторых депрессивных пациентов это вполне возможно. В ходе рандомизированного слепого исследования французские ученые каждый день в течение месяца давали 55 здоровым мужчинам и женщинам пробиотический коктейль из лактобацилл и бифидобактерий. В группе, получавшей пробиотики, наблюдалось небольшое смягчение психологического стресса и снижение тревожности по сравнению с контрольной группой, пробиотики не получавшей. Британские исследователи в своем эксперименте давали 124 здоровым людям другой вид лактобактерий. У испытуемых, которые в начале этого исследования были более подавленными, такое лечение привело к значительному улучшению настроения.
Эти исследования являются хорошим началом, но нужны более масштабные и более тонко продуманные клинические испытания, чтобы наверняка установить, могут ли пробиотические микроорганизмы подбодрить человека, если он находится в депрессии, успокоить, когда он тревожится, или положительно повлиять на психическое состояние. В то же время можно утверждать, что человек сам может положительно повлиять на диалог между головным мозгом, пищеварительным трактом и микробиотой, если будет больше внимания обращать на то, чем он кормит своих кишечных микроорганизмов. Как будет подробно рассказано в последующих главах, наша еда серьезно влияет на здоровье ЖКТ. И этот вывод предоставляет нам легкий, приятный и недорогой способ изменения и улучшения взаимодействий между головным мозгом и пищеварительным трактом.
Роль стресса
У большинства пациентов с тревожными расстройствами, депрессией, СРК или другими заболеваниями головного мозга и сбоями взаимодействия между головным мозгом и пищеварительным трактом развивается повышенная чувствительность к стрессовым событиям, а в состоянии стресса часто происходит резкое усиление желудочно-кишечных симптомов. Теперь нам известно, что кишечная микробиота играет важную роль в развитии реакций стрессорных центров головного мозга. Мы также знаем, что серьезно изменить поведение кишечных микроорганизмов, сделав их более агрессивными и опасными, могут такие посредники стрессорной системы, как гормон стресса норадреналин (норэпинефрин).
Одной из первых подсказок о возможном влиянии микробиоты ЖКТ на эмоции стали результаты экспериментов на так называемых стерильных (свободных от микроорганизмов) мышах. Именно на таких животных проводилось большинство исследований связей между кишечной микробиотой и головным мозгом. В отличие от животных, выращенных в нормальных условиях и подвергающихся воздействию микроорганизмов из пищи и воздуха, от ухаживающих за ними людей, а также из их собственных фекалий, стерильные животные рождаются и разводятся в полностью асептической среде, где нет микроорганизмов. Ученые разводят и получают таких стерильных от рождения мышей при помощи кесарева сечения и сразу же переносят их в изолированные помещения, где стерилизуется все — поступающий воздух, пища и вода. Ученые изучают поведение и биологию выросших в таком стерильном мире животных и сравнивают эти данные с генетически идентичными животными, выращенными в нормальных условиях. Можно считать, что выявленные при этом отличия в поведении или биохимии мозга определяются нормальной кишечной микробиотой.
Спустя незначительное время после выращивания первых стерильных мышей исследователи отметили, что во взрослом возрасте они сильнее реагируют на стрессовые раздражители и вырабатывают больше кортикостерона — гормона стресса (выше уже отмечалось, что у мышей и крыс это эквивалент кортизола, гормона стресса человека). Если исследователи переносили полезную микробиоту в кишечник этих животных в раннем возрасте, им удавалось затормозить повышенную реакцию на стресс. На взрослых животных это не оказывало эффекта. Эти эксперименты показали, что в раннем возрасте кишечные микроорганизмы могут влиять на развитие реакций головного мозга на стресс.
Если выводок мышей разделить при рождении на две группы и одну из них вырастить свободной от микроорганизмов, то у участников этих групп, которые являются братьями и сестрами, будет на удивление много различий, которые можно выразить в цифровом виде. Стерильные мыши менее чувствительны к боли и меньше хотят общаться со сверстниками. Кроме того, у них по сравнению с обычными мышами изменены биохимические и молекулярные механизмы в головном мозге и в пищеварительном тракте. Например, исследовательская группа Свена Петтерссона из Каролинского института в Швеции установила, что стерильные мыши демонстрируют менее тревожное поведение по сравнению с мышами, выращенными в обычных условиях. Также у них изменилась экспрессия генов, участвующих в передаче сигналов нейронами в участках головного мозга, связанных с контролем моторных функций и тревожным поведением. Но, если стерильным мышам в начале жизни трансплантировали кишечную микробиоту, у них не наблюдалось ни одного из этих биохимических нарушений. Петтерссон пришел к следующему выводу: кишечная микробиота, колонизируя ЖКТ, каким-то образом включает биохимические механизмы передачи сигналов к головному мозгу, которые влияют на эмоциональное поведение.
Мы уже говорили о том, что различные виды стресса могут временно изменить состав кишечной микробиоты, что особенно наглядно проявляется в снижении числа лактобактерий в фекалиях животных, перенесших стрессорное воздействие. Однако поступающие данные наводят на мысль, что влияние стресса выходит за рамки этих временных изменений в популяциях микроорганизмов. Давно известно, что норадреналин, химическое вещество, которое выделяется во время стресса, заставляет сердце биться быстрее, а кровяное давление при этом повышается. Но лишь недавно мы узнали, что этот посредник стрессорного ответа также может быть выпущен в пищеварительный тракт и там напрямую общаться с кишечной микробиотой. Несколько лабораторий показали, что норадреналин может стимулировать рост патогенных бактерий, способных вызвать серьезные кишечные инфекции, язвы желудка и даже сепсис. Помимо ростостимулирующей способности эта молекула стресса может активировать гены патогенов, что делает их более агрессивными и увеличивает шансы на выживание в кишечном тракте. Некоторые кишечные микроорганизмы могут даже изменить норадреналин, который имеется в ЖКТ во время стресса, и перевести его в более мощную форму, усилив действие гормона на другие микроорганизмы. Все вместе это означает, что развитие кишечной инфекции в ситуации сильного стресса может иметь серьезные и неприятные последствия.
Одной из пациенток, у которой наблюдались клинические последствия указанной взаимосвязи между стрессом и кишечными инфекциями, является миссис Стоун, 50-летняя женщина, с которой я познакомился в своей клинике. Перед этим миссис Стоун прошла через длительный бракоразводный процесс, ставший концом ее двадцатипятилетнего брака. Она была топ-менеджером, справлялась с очень высокими требованиями к себе, работала по 80 часов в неделю и совершала много деловых поездок. У нее никогда не было желудочно-кишечных проблем, о которых она могла бы вспомнить, но периодически возникали приступы тревоги. К тому же большую часть жизни она страдала от хронической боли в спине и головных болей. Миссис Стоун жила в состоянии сильнейшего стресса и знала об этом.
Чтобы вырваться из повседневного круга забот, она взяла отпуск и полетела отдохнуть на курорт в Мексике. Первые два дня она провела именно так, как рассчитывала: в расслабленном состоянии наслаждалась спокойной обстановкой и проводила время у бассейна отеля. На третий день она загорала на живописном городском пляже и отведала морепродукты в местном ресторанчике. Остаток недели она чувствовала себя несчастной, почти не выходила из гостиничного номера и пыталась справиться с неослабевающими спазмами желудка, вздутием живота, тошнотой и диареей.
Когда миссис Стоун вернулась домой в Лос-Анджелес, она чувствовала себя лучше, но все же решила посоветоваться с семейным врачом. Он поставил ей диагноз — диарея путешественников, неспецифический гастроэнтерит, который обычно вызывают бактерии, обитающие в местной воде. Ко времени нашего знакомства симптомы уже ослабли, в пробе стула не было обнаружено никаких инфекционных бактерий. Поэтому врач миссис Стоун рекомендовал ей больше не принимать никаких антибиотиков и заверил, что через несколько дней оставшиеся симптомы полностью исчезнут.
К сожалению, этого не произошло. Не избавившись за несколько недель от остаточных симптомов, в том числе от постоянного вздутия живота, нерегулярного стула, а иногда и колик, миссис Стоун записалась ко мне на прием. Повторный анализ на инфекционные микроорганизмы снова оказался отрицательным, а так как у нее ранее никогда не было никаких желудочно-кишечных симптомов, я порекомендовал миссис Стоун сделать колоноскопию. Когда и этот анализ не показал никаких отклонений от нормы, я поставил ей диагноз — постинфекционный синдром раздраженного кишечника (СРК).
Этот синдром встречается приблизительно у 10 % пациентов с подтвержденным бактериальным или вирусным гастроэнтеритом. Чаще всего он бывает у людей, испытавших в прошлом боли и дискомфорт в любой части тела, у тех, чей первый приступ инфекционного гастроэнтерита длится дольше обычного, и у тех, у кого желудочно-кишечная инфекция совпала с хроническим тяжелым стрессом. (Если вы переживали такое, то знаете, что через несколько месяцев симптомы обычно исчезают и этот синдром поддается лечению стандартными методами.)
При наличии таких факторов риска с большей вероятностью развиваются постинфекционные симптомы, похожие на те, которые бывают при СРК вследствие заражения патогенным микроорганизмом, например энтеротоксичной кишечной палочкой E. coli — это наиболее частая причина диареи путешественников. Это предположение особенно верно, потому что хронический стресс стимулирует в кишечнике рост патогенных микроорганизмов, в том числе кишечной палочки E. coli, делая их более агрессивными. Вегетативная нервная система в пищеварительном тракте испускает стрессорные сигналы, которые могут уменьшать толщину слоя слизи и делать стенки кишечника более проницаемыми. Это откроет микроорганизмам широкий доступ к иммунной системе кишечника, появятся обходные пути, которые позволят справиться с различными стратегиями защитных систем ЖКТ. Эта цепь событий приводит к более длительной иммунной активации пищеварительного тракта и длительно сохраняющимся симптомам.
Как мы уже говорили, не все виды стресса плохи для человека. В отличие от хронического или рецидивирующего стресса, острый стресс и связанное с ним эмоциональное возбуждение повышают нашу эффективность при решении таких сложных задач, как сдача экзамена или публичное выступление. Он благоприятен и для здоровья пищеварительного тракта, так как укрепляет оборонительные редуты, защищающие организм от кишечных инфекций. Это обеспечивается несколькими способами. В ответ на сигналы мозга, вызванные острым стрессом, в желудке увеличивается выработка кислоты, что повышает вероятность уничтожения вторгшихся с пищей микроорганизмов до того, как они достигнут кишечника. Сигналы получает и кишечник — в ответ он увеличивает секрецию жидкости и освобождается от содержимого, включая патогенные микроорганизмы. Наконец, увеличивается секреция антимикробных пептидов — дефензинов. Все эти реакции направлены на защиту целостности ЖКТ от потенциально опасных захватчиков и на сокращение продолжительности инфекции.
Однако, несмотря на эти защитные влияния острого стресса на пищеварительный тракт и его микробиоту, слишком многие из них превращают преимущества в поражающие факторы. Хронический стресс повышает риск развития желудочно-кишечных инфекций и, вероятно, продлевает страдания от симптомов и после прекращения инфекции. А если вы страдаете от состояний, вызванных стрессом, как это бывает, например, при СРК или синдроме циклической рвоты, хронический стресс будет одним из основных факторов, утяжеляющих симптомы.
Положительные эмоции
Мы уже много знаем о пагубных воздействиях хронического стресса на взаимодействие между головным мозгом, пищеварительным трактом и микробиотой. Однако возникает вопрос: а влияют ли на микробиоту ЖКТ другие эмоции, в частности эмоции положительные? Иными словами, вызывает ли счастье или чувство психосоматического благополучия какие-нибудь полезные реакции пищеварительного тракта?
Мы видели, как каждая такая эмоция и лежащие в ее основе операционные системы в головном мозге могут быть приведены в действие особыми химическими сигналами: эндорфинами, когда мы счастливы, окситоцином, когда чувствуем близость со своей половиной или детьми, и дофамином, когда испытываем стремление к чему-то. Когда эти химические переключатели вызывают срабатывание соответствующих операционных систем в головном мозге, это приводит к отчетливо выраженным реакциям ЖКТ с характерным набором сокращений, секрецией и кишечным кровотоком.
Я подозреваю, что некоторые из реакций пищеварительного тракта, связанных с положительными эмоциями, также имеют отношение к отправке четких химических сообщений кишечной микробиоте. Мы уже знаем, что серотонин, дофамин и эндорфины выделяются в ЖКТ и что они хорошие кандидаты на роль устройств, передающих положительные сигналы от кишечника микробиоте. Связанная с эмоциями передача сигналов от головного мозга к кишечной микробиоте способна до такой степени изменить поведение микроорганизмов, что они могут стать полезными для нас и будут защищать организм от кишечных инфекций. Сигналы, связанные со счастьем или любовью, приводят, вполне вероятно, к большему разнообразию состава кишечных микроорганизмов, улучшению здоровья пищеварительного тракта и защите от кишечных инфекций и других заболеваний.
Еще о влиянии эмоций на кишечные микроорганизмы
Пока нам известна лишь малая часть этой захватывающей истории. Мы только начинаем понимать, как кишечные микроорганизмы могут перерабатывать информацию, содержащуюся в пище, которую мы едим, в молекулярные сигналы, влияющие на многие органы и ткани нашего организма, в том числе и на головной мозг. Мы уже знаем, что до 40 % из тысяч различных метаболитов крови поступают в нее от микроорганизмов кишечника. Более того, реакции пищеварительного тракта на определенные эмоции — положительные и отрицательные — могут резко изменить состав метаболитов, которые кишечная микробиота производит из пищи. Другими словами, они энергично редактируют молекулярные сигналы, отправляемые кишечной микробиотой остальным частям организма. Думаю, в будущем мы убедимся: триллионы бактерий в нашем ЖКТ, на которые ученые так долго не обращали особого внимания, не только подвержены влиянию эмоций, но и сами сильно влияют и на состояние пищеварительного тракта, и на то, как мы думаем и как себя чувствуем.
Может ли кишечная микробиота менять наше поведение в обществе?
Если микроорганизмы кишечника могут влиять на эмоции, а эмоции и ощущения в пищеварительном тракте сказываться на решениях о том, как себя вести, то из этого логически вытекает, что кишечная микробиота может изменять наше поведение. А если это верно, тогда не может ли ненормальное поведение быть следствием ненормального состава кишечной микробиоты? И нельзя ли заменой кишечных микроорганизмов на здоровые решать не только желудочно-кишечные проблемы, но и поведенческие?
Джонатан и его мать были в этом уверены. Джонатану было 25 лет, когда они пришли в мою клинику. Ему поставили диагноз «расстройство аутистического спектра» (РАС). Этим термином сейчас описывают состояние людей с аутизмом, тех, кто страдает от обсессивно-компульсивного расстройства (синдром навязчивых состояний) и от хронической тревожности. Как и многие люди с РАС, Джонатан страдал от ряда желудочно-кишечных проблем, в его случае это были вздутие живота, боли и запор.
Вздутие живота у Джонатана серьезно усилилось после нескольких курсов антибиотиков широкого спектра действия, из чего можно было заключить, что определенную роль в обострении желудочно-кишечных симптомов сыграла измененная микробиота кишечника. Как и многие другие пациенты с РАС, он уже пробовал несколько диет, в том числе безглютеновую и безмолочную, однако длительного улучшения это ему не принесло. Необычная диета, которой он следовал изо дня в день, также не помогала, что было неудивительно. Джонатан почти не ел фруктов и овощей, ему не нравились их текстура и запах. В основном его еда состояла из рафинированных углеводов: блины, вафли, картофель, макароны, пицца, закуски и белковые батончики, а также немного говядины и мяса курицы.
После целенаправленного поиска в интернете Джонатан уже много знал о проблемах здоровья в целом и о кишечной микробиоте в частности. Он прочитал о влиянии вредных кишечных бактерий и паразитов на желудочно-кишечную систему и был убежден, что его симптомы связаны с наличием паразитов в кишечнике. Чтобы избавиться от этих фобий и навязчивых идей, он начал проходить курс когнитивно-поведенческой терапии и сел на диету из продуктов, которых не любил. Это значительно усилило его напряжение и тревожность, и я опасался, что этот временный стресс может обострить его проблемы с ЖКТ.
Я попросил заказать подробный анализ его фекальной микробиоты в рамках Американского проекта изучения ЖКТ (American Gut Project), исследующего, как диета и образ жизни формируют кишечную микробиоту американцев. Полученные в последние годы данные позволяют предположить, что у пациентов с РАС может изменяться состав кишечной микробиоты. Установлено, что у таких пациентов пропорционально больше бактерий из группы, известной как Firmicutes, и меньше — из группы под названием Bacteroidetes. Аналогичная картина наблюдается у пациентов с синдромом раздраженного кишечника. Анализ микробиоты Джонатана показал у него тот же самый паттерн и то, что бактерий, известных как протеобактерии и актинобактерии, у него меньше, чем у среднего американца. Однако у Джонатана была необычная диета, к тому же он страдал от тревожных состояний и стресса и жаловался на симптомы, похожие на СРК. По этой причине мы не могли определить, что именно привело к изменению состава его микробиоты — наличие у него РАС, СРК или его уникальные пищевые привычки.
Джонатан и его мать хотели знать, следует ли ему подготовиться к трансплантации фекальной микробиоты или ему лучше принимать пробиотики, изменяя свою микробиоту, что в конечном счете поможет справиться с психологическими и желудочно-кишечными симптомами. Они спросили, что я думаю об этом, поскольку данные новых исследований на животных распространились в сообществе, интересовавшемся проблематикой аутизма, со скоростью лесного пожара, породив надежды на экспериментальные методы лечения.
До 40 % пациентов с диагнозом РАС страдают от желудочно-кишечных симптомов. Основные жалобы — на нарушение работы кишечника, боли в животе, дискомфорт. Часто картина совпадает с диагностическими критериями синдрома раздраженного кишечника. Есть и другие отклонения во взаимодействии между головным мозгом, пищеварительным трактом и его микробиотой. У пациентов с РАС обычно повышен уровень содержания в крови серотонина, который передает сигналы между головным мозгом и ЖКТ. Следует напомнить, что более 90 % молекул серотонина хранятся в пищеварительном тракте, содержащие серотонин клетки которого находятся в тесном контакте с блуждающим нервом и головным мозгом. Кроме того, у пациентов с этим расстройством изменен состав кишечной микробиоты, а в крови изменены некоторые метаболиты.
В получившем большую известность исследовании на животных Саркис Мазманян и Элейн Сяо из Калифорнийского технологического института в Пасадене вводили беременным мышам вещество, которое, имитируя вирусную инфекцию, активизирует иммунную систему. У мышей, рожденных от таких матерей, наблюдалось измененное поведение, и в этом они напоминали пациентов с РАС, в том числе демонстрировали тревожное поведение, стереотипно повторяющиеся виды поведения и неадекватные социальные взаимодействия. Так называемая модель материнской иммунной активизации животных используется сейчас при изучении аутизма.
Мазманян и Сяо обнаружили изменения в пищеварительном тракте и кишечной микробиоте молодых мышей: несбалансированный состав кишечных микроорганизмов, более проницаемые стенки кишечника, активизацию кишечной иммунной системы. Исследователи выявили особый метаболит кишечных микроорганизмов, тесно связанный с метаболитом, который до этого был обнаружен в моче детей с РАС. Когда этот метаболит ввели здоровым мышам, рожденным от матерей, чья иммунная система не была активизирована, у тех появились такие же отклонения в поведении. Но самым интересным стал такой факт: после пересадки фекалий мышей с отклонениями в поведении стерильным мышам поведение последних также стало отклоняться от нормы. Это позволяет предположить, что перенесенные фекалии создают метаболит, который достигает головного мозга и изменяет поведение здоровых мышей. Наиболее важным для людей с РАС является тот факт, что введение пострадавшим мышам кишечных бактерий человека (Bacteroides fragilis) приводило к исчезновению некоторых (хотя и не всех) аутических видов поведения.
Это спланированное и проведенное со всей тщательностью исследование Мазмоняна и Сяо привлекло большое внимание, а его результаты вызвали настоящий ажиотаж и не только в научном сообществе, но и среди родителей детей, страдающих аутизмом, и компаний, готовых разрабатывать новые методы лечения для этого разрушающего здоровье расстройства. Джонатан и его мать также были наслышаны об этом исследовании, потому и спросили меня, следует ли Джонатану готовиться к трансплантации фекальной микробиоты или ему лучше принимать пробиотики, чтобы справиться с психологическими и желудочно-кишечными симптомами.
Я объяснил Джонатану, что ответить определенно и окончательно на его вопросы можно будет, скорее всего, через несколько лет, после того как будут закончены еще продолжающиеся исследования на пациентах с РАС. Их результаты станут серьезным научным прорывом даже в том случае, если такие методы лечения окажутся полезными только для части таких пациентов. Пока же я дал Джонатану ряд рекомендаций, чтобы облегчить некоторые симптомы. Важно помнить, что имеется ряд факторов, которые способствуют проявлению у Джонатана желудочно-кишечных симптомов. Во-первых, он выбирает еду, руководствуясь ее консистенцией, а не вкусом, из-за чего его диета стала крайне ограниченной; он избегает многих растительных продуктов. Во-вторых, он потребляет слишком много обработанных продуктов питания. В-третьих, высокий уровень тревожности и повышенная чувствительность к стрессу вызывают сокращения и секрецию в желудочно-кишечном тракте и повышают проницаемость его стенок.
Целями моего плана лечения были головной мозг и пищеварительный тракт. Наш диетолог работал с Джонатаном и постепенно помог ему изменить диету — Джонатан смог перейти к более сбалансированному питанию и начал есть фрукты, овощи и ферментированные продукты (кисломолочные продукты, обогащенные пробиотиками безалкогольные напитки, квашеную капусту и кимчи, сыры), которые содержат различные виды лактобацилл и бифидобактерий. Для лечения запора я предложил ему попробовать слабительные растительного происхождения: например, небольшие дозы корня ревеня или препараты алоэ. Последней (по порядку, но не по важности) частью предложенного мной курса стали обучение Джонатана таким упражнениям саморелаксации, как брюшное дыхание, и настоятельная рекомендация продолжать текущую когнитивно-поведенческую терапию для ослабления фобий и понижения уровня тревожности.
Когда Джонатан через два месяца снова пришел на прием, его желудочно-кишечные симптомы были выражены значительно слабее. Пища, которую он теперь соглашался есть, стала намного более разнообразной, нормализовалась и работа кишечника. Джонатан больше не зацикливался на злых «паразитах», обитающих в его кишечнике, а хотел глубже разобраться в том, как диета может влиять на поведение кишечной микробиоты и как эта связь может облегчить его желудочно-кишечные симптомы.
К новой теории эмоций
Первая комплексная теория эмоций появилась задолго до того, как люди узнали о сложном составе кишечной микробиоты, внутренних ощущениях и их влиянии на головной мозг. Ее выдвинули два выдающихся ученых XIX в. — американский философ, психолог и врач Уильям Джемс и датский врач Карл Ланге. В середине 1880-х гг. они высказали предложение, что эмоции возникают из субъективной когнитивной оценки телесных ощущений, то есть информации, поступающей от внутренних органов о том, как они участвуют в такой интенсивной деятельности, как учащенное сердцебиение, урчание в желудке, спазматические сокращения толстой кишки или учащенное дыхание. Теория эмоций Джемса — Ланге известна всем психологам, хотя, конечно, сегодня мало кто считает, что эмоции возникают исключительно из телесных ощущений.
В 1927 г. выдающийся психофизиолог Уолтер Кеннон, приведя множество эмпирических данных, опроверг теорию Джемса — Ланге и предложил свою теорию. Кеннон считал, что эмоциональный ответ генерируют особые области головного мозга — гипоталамус и миндалина, отвечая на стимулы, приходящие из окружающей среды. Теперь мы достоверно знаем, что эти области мозга действительно важны для формирования эмоций, но у Кеннона еще не было инструментов визуализации деятельности головного мозга, которые имеются у нас сегодня, поэтому он не мог знать о химических и нервных механизмах обратных связей, обеспечивающих головной мозг соответствующей информацией. Он также не имел представления о важной роли пищеварительного тракта и кишечной микробиоты в интероцептивной системе.
Такое положение дел сохранялось до наших дней, пока современные нейрофизиологи, в том числе Антонью Дамазью и Бад Крейг, не выдвинули анатомически обоснованные теории о петлях связи между головным мозгом и организмом, состоящих из двух сенсорных и исполнительных компонентов. Так прежние теории были заменены единой концепцией о том, как формируются и модулируются наши эмоции.
Бад Крейг активно изучал нейроанатомию путей, которые передают информацию от организма к головному мозгу (она же интероцептивная информация). Исходя из результатов своих исследований, он предположил, что у каждой эмоции имеется два тесно связанных компонента: сенсорика (включая внутренние чувства) и действия (в том числе реакции пищеварительного тракта). Сенсорный компонент представляет собой интероцептивный образ тела, который создается в островковой доле коры мозга из множества нейронных сигналов, поступающих от различных частей организма, в том числе от желудочно-кишечного тракта. Этот образ всегда связан с действием — моторной реакцией, которую отправляет обратно в организм другой участок мозга — передняя поясная кора. Так создается круг — петля, объединяющая тело с головным мозгом. Согласно теории Крейга, назначение каждой эмоции заключается в поддержании баланса всего организма.
Португальско-американский невролог Антонью Дамазью[9] сформулировал изящную гипотезу о соматическом маркере. Подробно она изложена в его книге «Ошибка Декарта: эмоции, разум и головной мозг человека» (Descartes’ Error: Emotion, Reason, and the Human Brain). Согласно теории Дамазью, сигналы от головного мозга к организму и обратно циркулируют по так называемым петлям организма. Информация об имевшей место реакции организма на эмоциональное состояние сохраняется в виде неосознаваемых воспоминаний о таких состояниях тела, как мышечное напряжение, учащенное сердцебиение и поверхностное дыхание. Хотя Дамазью мало писал о роли желудочно-кишечного тракта в этом процессе, его новаторские работы коренным образом изменили наше понимание биологии эмоций и эмоциональных переживаний.
Эту соматическую информацию извлекает часть мозга, известная как его скрытый остров — уже упоминавшаяся островковая доля. (Ее функции подробно обсуждаются в следующей главе.) Наш мозг получает «отредактированные» видеоклипы о том, как мы себя чувствовали в тот момент, когда испытывали яркие эмоции, и какие мотивы вынудили нас так реагировать. Также мозг может извлекать из памяти заархивированные видеоклипы для создания состояний отвращения, счастья и жажды, не обращаясь к длинной петле, связывающей его с пищеварительным трактом. Поэтому, когда во взрослом возрасте мы испытываем эмоции, наш мозг уже не нуждается в ощущениях, описывающих то, что происходит в организме. Он просто реагирует на поступивший сигнал, обращаясь к своей библиотеке эмоциональных видеоматериалов. Видеофайлы для нее могли быть записаны в младенческом или подростковом возрасте и отражали тогда реакции желудочно-кишечного тракта: например, его сокращения, связанные с чувством гнева. В головной мозг они возвращаются уже как внутренние ощущения и хранятся в видеотеке как тошнота, удовлетворение, сытость, голод и прочие желудочно-кишечные реакции. Доступ к этим внутренним ощущениям может быть обеспечен мгновенно и на протяжении всей жизни.
Лишь в последние 10 лет мы стали быстро и динамично, можно сказать, с возрастающей скоростью понимать истинные свойства микробиоты кишечника и ее взаимодействия с ЖКТ и головным мозгом. Это новое понимание заставило нас расширить прежние теории и включить микробиоту кишечника в качестве основного третьего компонента в расширенную теорию эмоций. Она утверждает, что основная эмоциональная цепь в мозге, которая имеется у нас с самого рождения и в основном запрограммирована нашими генами, в раннем возрасте подвергается эпигенетической модификации. Однако для окончательного развития эмоций и реакций пищеварительного тракта необходимо обучение. Процесс обучения растягивается на всю жизнь: человек тренирует и точно настраивает систему взаимодействия между головным мозгом, ЖКТ и микробиотой. На эту дополнительную точную настройку механизма, генерирующего эмоции, влияют особенности развития личности, образ жизни и пищевые привычки. В итоге в головном мозге создается обширная база данных, в которой хранится эта очень личная информация.
Как оказалось, решающую роль в этом процессе играет кишечная микробиота, позволяющая каждому человеку создавать персонализированные образцы эмоций. Она воздействует на эмоции в основном через производимые ею метаболиты. В пищеварительной системе человека около 8 млн генов микроорганизмов, это в 400 раз больше, чем в геноме человека. Известен еще более удивительный факт: люди мало отличаются друг от друга генетически, так как более 90 % генов у всех нас одинаковы, а вот набор генов кишечных микроорганизмов уникален, и у любых двух человек только 5 % генов микроорганизмов совпадают. Таким образом, кишечная микробиота добавляет механизму генерирования эмоций, состоящему из головного мозга и пищеварительного тракта, новое измерение, дополнительные сложности и возможности.
Так как кишечная микробиота, по всей видимости, сильно влияет на то, как мы ощущаем эмоции, все, что изменяет ее метаболическую активность, включая стресс, диету, антибиотики и пробиотики, в принципе может влиять на развитие и уровень отзывчивости нейронных цепочек, генерирующих эмоции. Например, не связаны ли географические различия в уровне эмоциональности, которые мы наблюдаем у людей, живущих в разных частях мира, с географическими различиями в рационе питания и особенностях функционирования кишечных микроорганизмов? Если новая теория эмоций верна, ответ на этот вопрос будет положительным. Хотя для подтверждения таких связей в будущем потребуется провести ряд специальных исследований, уже сейчас можно говорить: если бы основы эмоций зарождались в головном мозге и были полностью изолированы от кишечника и организма, у такого мозга был бы очень ограниченный репертуар эмоциональных переживаний. Я убежден, что именно взаимодействие между пищеварительным трактом и его микробиотой во многом определяет интенсивность, продолжительность и уникальность эмоциональных переживаний каждого человека.