Человеческий суперорганизм. Как микробиом изменил наши представления о здоровом образе жизни - Родни Дитерт

Разнообразные бактерии, населяющие наш кишечник, — отнюдь не невинные существа, безропотно наблюдающие, как мы потчуем вкусной едой других их сородичей, и терпеливо надеющиеся тоже когда-нибудь получить от нас любимое лакомство. Они отлично знают, как с помощью биохимических средств заставить нас выбрать для них любимую пищу. Внутри нашего тела непрестанно разгораются настоящие битвы сигналов, исход которых в конце концов преобразуется в набор продуктов, соответствующих, как мы наивно полагаем, нашим собственным пожеланиям. На самом же деле эти «меню» отражают баланс сил между различными нашими микробами. Существует три основных типа бактерий: актинобактерии (Actinobacteria, A), Bacteroidetes (B) и фирмикуты (Firmicutes, F). Установлено, что у худых людей соотношение между В- и F-бактериями гораздо выше, чем у тучных. Низкое соотношение между В- и F-бактериями связано с риском воспаления и может служить биомаркером ожирения. Кстати, диеты, богатые растительными волокнами (клетчаткой), больше подходят для питания В-бактерий и способствуют их размножению; напротив, F-бактерии предпочитают жирную пищу. Как показывают исследования, проведенные в разных регионах мира, для детей, потреблявших пищу с высоким содержанием волокон и низким содержанием жиров, характерно более высокое соотношение между В- и F-бактериями. Но все упомянутые типы бактерий состоят из множества различных видов микробов, каждый со своими пищевыми предпочтениями и потребностями. И, как показывает сравнение кишечных бактерий, относящихся к одному и тому же типу, они тоже сильно различаются своими пристрастиями в еде.

Пищевые предпочтения бактерий определяются тем, какие вещества они могут использовать в качестве источников энергии. Так, превотеллы (Prevotella), относящиеся к типу Bacteroidetes, любят углеводные продукты, а бифидобактерии (Bifidobacterium), принадлежащие к типу актинобактерий, обожают пищевые волокна. Менее многочисленные микробные обитатели кишечника (например, Akkermansia muciniphila и различные виды Roseburia) обладают собственным «вкусом» и тоже влияют на наши гастрономические пристрастия. В конечном итоге все определяется балансом сил. Если ваше семейство поколениями потребляло какой-то продукт, скорее всего эта традиция отражена и в пищевых пристрастиях ваших микробов. Мы «синхронизированы» с продуктами, долгое время служившими источниками энергии для наших кишечных микробов. С другой стороны, если в данный момент времени в нашем кишечнике присутствует определенная смесь микробов, они сделают все возможное, чтобы заставить нас есть именно то, что хочется им.

Кишечные микробы контролируют многие функции нашей нервной системы и головного мозга, вырабатывая разнообразные нейротрансмиттеры (нейромедиаторы) и нейромодуляторы, а также влияя на выработку тех же самых нейроактивных веществ человеческими клетками нашего организма. Вещества, высвобождаемые кишечными микробами, достигают головного мозга с кровью, поступающей от желудка и кишечника в воротную (портальную) вену, а затем в печень и печеночные вены. Список нейроактивных метаболитов кишечных микробов каждый год пополняется все новыми соединениями. Сегодня он включает:

серотонин (вырабатываемый некоторыми видами Enterococcus);

дофамин (вырабатываемый некоторыми видами Bacillus);

гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) (вырабатываемая некоторыми видами Lactobacillus и Bifidobacterium);

ацетилхолин (вырабатываемый некоторыми видами Lactobacillus);

гистамин (вырабатываемый некоторыми видами Lactobacillus);

норадреналин (вырабатываемый некоторыми дрожжами, Escherichia и некоторыми другими бактериями).

Серотонин — нейротрансмиттер, регулирующий сон, настроение и аппетит, а также влияющий на некоторые когнитивные функции (например, память и обучение), деятельность сердечно-сосудистой системы, моторику кишечника, эякуляцию и опорожнение мочевого пузыря. Вот почему уровень серотонина в организме имеет большое значение для нашего здоровья, самочувствия и настроения. О важности поддержания надлежащего баланса нейроактивных веществ в организме свидетельствует огромная популярность препарата прозак и других селективных ингибиторов обратного захвата серотонина. Но вопрос о том, в какой степени наши микробы контролируют баланс нейроактивных веществ в организме, до сих пор остается открытым. Значительную часть серотонина вырабатывают специализированные клетки толстого кишечника. Установлено, что кишечные микробы способны регулировать продукцию серотонина этими клетками благодаря метаболитам, вырабатываемым особыми спорообразующими кишечными бактериями. Логично предположить, что, контролируя такие важные аспекты нашего бытия, микробы могут делать с нами все что угодно. Теперь, однако, если их диктат нам не нравится, мы можем быстро выдворить неугодных сожителей из организма и заселить его новыми партнерами.

С каждым годом появляется все больше научных данных, свидетельствующих о том, что микробы и их специфические формы деятельности сильно влияют на наше настроение и даже могут вызывать тревогу и депрессию. Кроме того, гормоны, нейротрансмиттеры и другие метаболиты, непосредственно вырабатываемые кишечными микробами, способны эпигенетически программировать наше неврологическое развитие и тем самым желательным для себя образом модифицировать наше поведение. Такое программирование осуществляется в самом начале жизни и оказывает влияние на всю нашу последующую жизнь. Как недавно показала группа исследователей из Национального ирландского университета в Корке, у стерильных (безмикробных) животных, лишенных нормальной кишечной микрофлоры, отмечалась аномальная экспрессия генов в миндалине — структуре головного мозга, тесно связанной с эмоциями и поведением.

У безмикробных мышей отсутствовало желание и/или способности к общению с сородичами. Поведение этих зверьков было совершенно антисоциальным. Джон Крайен и его сотрудники предположили, что эволюция социальных взаимодействий, включая эволюцию социального коллективного разума, в первую очередь, вероятно, была направлена на то, чтобы обеспечить возможность обмена микробами между людьми. Проблема коллективного сознания — «менталитет улья», общие ценности и социальное сознание сообществ людей — обсуждалась многими учеными. Очевидно, однако, что любая будущая дискуссия о функционировании коллективного сознания и коллективного бессознательного должна будет учитывать существование микробов.

Исследования Джона Крайена позволяют по-новому взглянуть на то, что может произойти с младенцами и детьми в результате их лечения антибиотиками широкого спектра действия, разрушающими их микробиом. Как в постнатальной, так и в более поздней жизни ребенка существуют критические периоды развития мозговых функций, контролируемые состоянием микробиома. Команда Крайена изучала поведенческие эффекты этих событий в опытах на мышах. Ученые обнаружили, что изменения микробиома у мышат, вызванные дачей им антибиотиков после прекращения материнского вскармливания, приводили к изменению «взрослого» микробиомного профиля и когнитивной недостаточности. Помимо когнитивных нарушений для взрослых безмикробных мышей были характерны социальные взаимодействия, сильно напоминавшие социальные взаимодействия детей-аутистов. Эти факты свидетельствуют об огромной неврологической важности статуса микробиома в ранней жизни и о том, что любые вмешательства, вызывающие нарушения микробиома в раннем периоде, могут отрицательно влиять на функции мозга на протяжении всей последующей жизни человека или животного.