Кишечные бактерии и мозг: контролируют ли нас микробы?

Хотя взаимодействие между нашим мозгом и кишечником изучалось годами, его сложности намного глубже, чем предполагалось изначально. Кажется, что наш разум в какой-то степени контролируется бактериями в нашем кишечнике.

Кишечник обладает защитой от патогенов, но в то же время он способствует выживанию и росту «здоровых» кишечных бактерий.

Подавляющее большинство этих одноклеточных посетителей находится в толстой кишке, где на каждый грамм кишечного содержимого приходится не менее 1 триллиона.

Оценка количества бактериальных гостей в нашем кишечнике является сложной задачей; На сегодняшний день, лучшее предположение состоит в том, что 40 триллионов бактерий называют наш кишечник домом – частично зависит от размера вашего последнего испражнения (основным ингредиентом кормы являются бактерии).

Чтобы представить это громоздкое число в перспективе, наши тела состоят примерно из 30 триллионов клеток. Так что, в прямом смысле, мы больше бактерии, чем человек.

Большинство наших кишечных бактерий принадлежат к 30 или 40 видам, но всего их может быть до 1000. В совокупности они называются микробиомом.

Конечно, бактерии действительно получают пользу от тепла и питания в нашем кишечнике, но это не односторонние отношения – они также отдают.

Некоторые виды приносят нам пользу, расщепляя пищевые волокна на короткоцепочечные жирные кислоты, которые мы можем затем усваивать и использовать. Они метаболизируют ряд соединений от нашего имени и играют роль в синтезе витаминов В и К.

С другой стороны, последние исследования показывают, что нарушение регуляции кишечных бактерий может быть важным фактором при воспалительных и аутоиммунных заболеваниях.

Роль микробиома в здоровье и болезнях медленно раскрывает свои секреты. Последнее и, пожалуй, самое замечательное открытие – способность кишечных бактерий контролировать наш мозг и поведение.

Кишечные бактерии и мозг: контролируются ли мы микробами?

Почему кишечник и мозг должны быть связаны?

То, что происходит в наших кишках, – это вопрос жизни или смерти. Если кишка пуста, наш мозг должен быть сказано; если у нас есть проблемы с кишечником, которые будут мешать обработке пищи и, следовательно, усвоению пищи, мозг должен быть проинформирован. Если наша кишка сталкивается с атакой патогенов, наш мозг должен быть в курсе.

Связи между нашей кишкой и мозгом являются гормональными, иммунологическими и нервными, через центральную нервную систему и кишечную нервную систему, которая регулирует функцию кишечника. В совокупности они называются осью кишки-мозга.

Хотя, на первый взгляд, связь между кишечником и мозгом может показаться удивительной, мы все испытали это в действии. Связь между стрессом , тревогой и быстрым движением кишечника никому не чужда.

Эти разговоры о кишечном мозге изучались в течение некоторого времени. Тем не менее, недавно появился новый уровень в этом партнерстве; Исследователи сейчас рассматривают влияние нашего микробиома на оси кишечника и мозга. Другими словами, исследователи спрашивают: влияют ли бактерии в нашем кишечнике на нашу психологию и поведение?

Исследователи только начинают неуклюже называть ось микробиота кишечника, кишечника и кишечника или ось микробиома, кишки и мозг. Исследователи только начинают царапать ее поверхность.

Стресс и кишечник

У людей ось гипоталамус-гипофиз-надпочечник (HPA) является основным ответчиком на стрессы любого рода. Это один из главных игроков в лимбической системе, который активно участвует в эмоциях и памяти.

Стресс активирует ось HPA и в конечном итоге приводит к выделению кортизола – «гормона стресса» – который оказывает различное влияние на многие органы, включая мозг и кишечник.

Таким образом, реакция мозга на стресс оказывает непосредственное влияние на клетки кишечника, включая эпителиальные и иммунные клетки, кишечные нейроны, интерстициальные клетки Кахаля (кардиостимуляторы кишечника) и энтерохромаффинные клетки ( синтезирующие серотонин клетки).

И наоборот, эти типы клеток также находятся под влиянием нашей армии бактерий. Хотя механизмы, с помощью которых микробиота регулирует мозг, менее ясны, накапливаются доказательства того, что действительно существует двусторонний диалог.

Какая разница, микроб

Первые признаки того, что микробы могут иметь некоторый контроль над нашей умственной деятельностью, появились более 20 лет назад . Было обнаружено, что пациенты с печеночной энцефалопатией – снижением функции мозга из-за тяжелой болезни печени – значительно улучшаются после приема пероральных антибиотиков .

Более поздние исследования дали дальнейшие намеки на то, что микробиом оказывал не только преходящее влияние на состояние души; было обнаружено, что это влияет на тревожность и депрессивное поведение.

Другое ключевое наблюдение связывало дисбиоз ( микробный дисбаланс ) с аутизмом . Дети с аутизмом часто имеют в кишечнике аномальные и менее разнообразные сообщества бактерий. Один исследователь пришел к выводу :

« Мы подозреваем, что кишечные микробы могут изменять уровни связанных с нейротрансмиттером метаболитов, влияя на связь кишечника с мозгом и / или изменяя функцию мозга. […] Корреляции между кишечными бактериями и связанными с нейромедиаторами метаболитами являются ступеньками для лучшего понимания перекрестных помех между кишечными бактериями и аутизмом ».

Исследователи в 2004 году отметили, что мыши, выведенные без кишечных бактерий, имели чрезмерную реакцию оси HPA на стресс. Дальнейшие исследования с использованием аналогичных мышей без микробов показали, что их недостаток кишечных бактерий изменяет функцию памяти .

Свободные от микробов мыши были полезным инструментом для изучения оси микробиома-кишки-мозг. Они помогли доказать, что что- то происходит, но результаты невозможно экстраполировать на людей. Они не воспроизводят ни одной природной ситуации, известной человеку – не существует такого понятия, как человек, не содержащий микробов.

Другие исследования использовали разные подходы; некоторые исследовали эффекты нейроактивных соединений, которые производят кишечная флора; другие все еще смотрели на различия в кишечной флоре людей с психиатрическими или неврологическими различиями.

Исследования, в целом, не были окончательными. Даже если наблюдаются изменения в кишечной флоре, сохраняется вопрос о вечной курице или яйце: было ли психическое состояние вызвано изменением кишечной флоры, или психическое состояние и его измененные модели поведения вызвали изменение кишечной флоры? Или есть двустороннее взаимодействие?

Как кишечная флора может смягчить мозг?

[E.coli illustration]
Бактериальное влияние на человеческую психологию постепенно фокусируется.

Стресс, как известно, увеличивает проницаемость кишечной оболочки; это облегчает доступ бактерий как к иммунной системе, так и к нервным клеткам кишечной нервной системы.

Это может быть одним из способов, которыми бактерии находят способ повлиять на нас. Тем не менее, другой, более прямой путь также был продемонстрирован.

Одно исследование, в котором использовались пищевые патогены, предоставило доказательства того, что бактерии в кишечнике могут активировать стрессовые цепи, непосредственно активируя блуждающий нерв – черепной нерв, снабжающий ряд органов, включая верхний пищеварительный тракт.

Более прямой путь все еще может включать прямой контакт микробиома с сенсорными нейронами кишечной нервной системы. Исследования показали, что эти сенсорные нейроны менее активны у мышей, не содержащих микробов, и после того, как мыши получили пробиотики для пополнения своего микробиома, уровни активности нейронов возвращаются к норме.

Пробиотики влияющие на психологию

Если у свободных от бактерий мышей проявляются различия в поведении, следующий вопрос заключается в том, могут ли добавления кишечных бактерий к животному внести аналогичные изменения. В метаанализе , опубликованном в Журнале нейрогастроэнтерологии и моторики , собраны результаты исследований влияния пробиотиков на функцию центральной нервной системы как у людей, так и у животных.

Они исследовали 25 исследований на животных и 15 людях, большинство из которых использовали Bifidobacterium и Lactobacillus в течение 2-4 недель. Хотя, как отмечают авторы, перевод таких исследований на животных в человеческие термины – хитрая игра. Они пришли к выводу:

« Эти пробиотики показали свою эффективность в улучшении поведения, связанного с психическими расстройствами, включая тревогу, депрессию , расстройства аутистического спектра, обсессивно-компульсивное расстройство и способности памяти, включая пространственную и непространственную память».

Другое исследование, опубликованное в PLOS One , показало, что возрастное снижение памяти может быть обращено вспять у крыс, изменяя уровни Actinobacteria и Bacterioidetes в их кишечнике пробиотиками.

Авторы делают вывод: «Данные подтверждают мнение о том, что кишечной микробиотой можно манипулировать, чтобы положительно влиять на функцию нейронов».

Будущее оси микробиом-кишка-мозг

Впереди этих ученых, достаточно смелых, чтобы пройти странную реальность оси микробиом-кишка-мозг, предстоит долгий и извилистый путь. Без сомнения, множество молекул вовлечены различными способами в различной степени.

В далеком будущем, возможно, будут созданы лекарства, специально предназначенные для микробиома, для психиатрических состояний; микробиом может стать системой раннего предупреждения о некоторых заболеваниях или даже средством диагностики.

На данный момент все, что мы можем сделать, это обдумать влияние бактерий на наше повседневное состояние души. Мы также должны быть удивлены и удивлены тем, что люди, столь же умные, какими мы считаем себя, частично находятся под контролем одноклеточных форм жизни.

Возможно, нам было бы неплохо вспомнить, что бактерии предшествуют нам на миллиарды лет и с большой вероятностью переживут наш вид еще на миллиарды.