Влияние бактерий на психику

Влияние бактерий на психику

Профессор сделал глоток из своей бутылки с водой и в то же мгновение выплюнул ее. То, что он сейчас услышал, было слишком обескураживающим, чтобы держать себя в руках. Виновником этого спонтанного орошения конференц-зала в Бетесде, штат Мэриленд, был Марк Лите, заведующий кафедрой фармацевтического отделения Техасского технологического университета в Лаббоке. Он выступал с докладом перед комитетом Национальных институтов здоровья США. Чем дольше он говорил, тем больше экспертов коллегии скептически качали головами. Один даже облился.
 
Причиной потери контроля членами комитета стал тезис, выдвинутый Марком Лите.
 
Кишечные бактерии человека не только помогают в пищеварении, но и являются самостоятельным органом, они могут не только вызывать диарею, но и сделать человека психически нездоровым. Или здоровым. И те, кто может управлять ими, может управлять и своим мозгом.
 
До недавнего времени Марк Лите был одним из немногих ученых, поддерживающих этот тезис. Говоря об этом со своими коллегами, он и сам рисковал быть неправильно понятым. У нас, как у журналистов, также были проблемы с убеждением редакции газеты в том, что статья на эту тему не выйдет несерьезной. Воскресная газета «Франкфуртер альгемайне» в середине 2011 стала первым изданием, поднявшим эту тему. Англоязычные СМИ, для которых мы иногда писали, таким мужеством не обладали. Или, прибегая к игре слов, скажем «Кишка тонка».
 
Тем временем, однако, появлялось все больше доказательств того, что Лите и немногие другие сторонники гипотезы психоактивности кишечника могут быть правы. В мае 2013 года газеты и научные сайты по всему миру были полны статей под такими, например, заголовками: «Изменения в микрофлоре кишечника могут влиять на функции мозга» или «Путь к счастью лежит через йогурт?». Неверующие коллеги должны быть благодарны Лите за то, что он не стал разглашать их имена.
 
«Фас!» от паразитов
 
Если представить себе, чем может обернуться то, что микробы в кишечнике будут способны влиять на наши мысли, чувства, действия, контролируемые мозгом, можно моментально впасть в панику. Чтобы найти такую страшную историю, не нужно даже перебирать научно-фантастическую литературу на книжной полке. Можно просто открыть учебник по биологии. В животном мире существует целый ряд болезней, в которых микроскопические паразиты – от крошечных червей до бактерий и вирусов – проникают в нервную систему своего хозяина и манипулируют им ради своей выгоды.
 
Возьмем, к примеру, ланцетовидную двуустку. Ее личинки влияют на мозг муравьев так, что те забираются на травинки или цветы луговых растений и прочно вгрызаются в них. Так и завершается земное существование маленьких шестиногих созданий. Но что более важно, если траву съедают коровы, овцы или олени, личинки паразита попадают в кишечник их конечных хозяев и оттуда в желчные протоки, что может наносить длительный урон здоровью животного. Таков же принцип действия грибов рода Cordyceps, которые также управляют мозгами насекомых, заставляя их забираться на растения. Там они умирают, а из их голов растут плодовые тела гриба, которые очень эффективно распространяют оттуда свои споры.
 
Другой пример – токсоплазма, возбудитель токсоплазмоза, особенно опасного для беременной женщины и плода. Одноклеточный организм инфицирует мозг мыши или крысы, оставляя в нем нечто вроде переключателя, который заставляет ее любить запах кошачьей урины, что, конечно, делает грызуна легкой добычей для этих охотников, которые, к слову, являются конечными обладателями токсоплазмы. Или вирус бешенства: он управляет мозгами собак и лисиц таким образом, что они теряют чувство страха, испытывают непреодолимое желание кусаться – именно через укус передается возбудитель инфекции. Даже инфицированные люди становятся действительно «бешеными», страдая от галлюцинаций, находясь в постоянном замешательстве, испытывая агрессию, бредя, ровно до момента смерти, которая наступает в большинстве случаев при таком заболевании. Те немногие, кто смог это пережить, все еще ощущают последствия проникновения этого вируса в организм.
 
Мы стараемся оберегать себя от негативных эмоций, но существует еще бесконечно много историй ужасов из мира животных.
 
А сейчас давайте все же подойдем к полке с научно-фантастической литературой. Здесь может быть экземпляр книги «Мозговая чума», написанный американской писательницей и микробиологом Джоан Слонкзьюски. Это история о том, как различные микробы оккупировали мозг человека. Некоторые их виды превращали людей в беспощадных, жаждущих наслаждения вампиров, а некоторые, напротив, создавали магистров математических или нанотехнологических наук, талантливых деятелей искусства.
 
Почему же тогда мы не можем допустить, что кишечные бактерии, если они действительно имеют влияние на мозг, способны сделать доброе дело? В конце концов, множество этих крошечных существ в нас и на нас приносит пользу. Что, если нам удастся манипулировать в ответ теми микробами, которые потенциально могут манипулировать нами, чтобы они работали нам на благо, помогали быть жизнерадостными, умными, креативными и полезными для общества?
 
 
Храбрые мыши
 
Большинство экспериментов и исследований, направленных на изучение такого вида связи между кишечником и мозгом, при которой не психика «нападает» на желудок, точнее на кишечник, а происходящее в кишечнике влияет на наши мысли, чувства, действия, являются действительно инновационными.
 
Весной 2011 года были опубликованы две статьи, в которых говорилось о том, что поведение мышей меняется в зависимости от их микробиома. Обладатели нормальной кишечной флоры были более пугливыми и прятались чаще. Их стерильные сородичи, наоборот, были смелыми или, говоря на профессиональном жаргоне, «эксплораторными». У молодых мышей в первые недели жизни даже химическая структура мозга формировалась по-другому. В другой лаборатории в рационе мышей содержалось большое количество мяса, в результате чего биологическое разнообразие в кишечнике увеличивалось. В поведенческих тестах эти мыши проявляли себя лучше и были менее пугливы, чем их сородичи, которых мясом не кормили. Согласно другому исследованию у молодых мышей, вне зависимости от видового богатства их микрофлоры, развиваются разные реакции на стресс. У них хорошо прослеживается так называемая «стрессовая ось», формирующая крепкую связь между гипоталамусом, гипофизом мозга и железистыми клетками гормона стресса надпочечников.
 
Обманчивый йогурт
 
К тому времени было проведено еще несколько исследований. В одном из них сравнивались две группы здоровых добровольцев. У тех, кто на протяжении 30 дней потреблял пищевые добавки, содержащие Lactobacillus helveticus и бифидобактерии longum, результаты стандартного психотеста в среднем были лучше, по сравнению с контрольной группой, не получавшей бактерии. Другое исследование показало, что у пациентов с синдромом хронической усталости, в организм которых ежедневно вместе с пищей поступали Lactobacillus casei, ослабились тревожные состояния по сравнению с группой пациентов с бактериальным плацебо в йогурте. Правда, этот эксперимент был финансирован производителем пробиотиков «Yakult». Да и число участников исследования было небольшим – всего 39 человек. Эти два факта заставляют сомневаться в объективности результатов эксперимента.
 
Еще одно исследование, результаты которого были обнародованы в мае 2013 года, стало информационным событием для СМИ во всем мире, хотя исследуемая группа также была небольшой – в нее вошло 39 добровольцев, и спонсором также выступило предприятие, зарабатывающее деньги на пробиотиках, – Danone. Это один из крупнейших или даже крупнейший производитель свежих молочных продуктов во всем мире, к брендам которого относятся Actimel и Activia, в которых согласно рекламе содержатся живые бактериальные культуры. Это опять-таки может показаться подозрительным. Тем не менее справедливости ради хочется отметить, что исследования каждого нового медицинского препарата тоже финансируются его производителем и что в этом конкретном исследовании ученые, работающие в Danone Research, по крайней мере, не участвовали в анализе данных.
 
Во всяком случае, это было первое исследование, которое ясно показало, что поступление в кишечник человека определенных бактерий каким-то образом влияет на мозг. Оно выявило, что томография мозга женщин, после того как они на протяжении четырех недель ежедневного два раза в день употребляли йогурты с пробиотиками, значительно отличалась от томографии тех участниц исследования, которые съедали йогурты без бактерий или же вовсе не ели их. В частности, женщины в томографе должны были соединить, например, изображения сердитых лиц с другими лицами, выражающими злость, чтобы стимулировать соответствующие области мозга. При этом отделы мозга женщин, в организм которых поступали пробиотики, показали сравнительно низкую активность, как те, что обрабатывают информацию, поступающую из кишечника, так и отвечающие за эмоции.
 
Различия были заметны, даже когда не требовалось выполнять какие-либо задания. Некоторые нервные связи в стволе мозга, казалось, укрепились. Кирстен Тиллиш из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, проводившая этот эксперимент, сказала, что была поражена, на сколько отделов мозга может влиять йогурт: от сенсорных каналов и нервных соединений до отделов, которые в основном обрабатывают эмоции, интегрируют и генерируют реакцию на них.
 
Пониженную активность в отделах мозга, отвечающих за эмоции, можно было бы объяснить тем, что, возможно, бактерии в кишечнике стимулируют производство нейромедиаторов, которые в итоге сделали реакцию кишечной микрофлоры на разного рода возбудителей более спокойной.
И насколько высокими сделает продажи вкусный молочный продукт, когда можно будет во всеуслышание заявить, что из обычного потребителя он сделает «горячую штучку» или «Аполлона», бухгалтеры и инвесторы «Danone» уже, вероятно, подсчитали. Доказательства этой теории результаты исследований пока не дали, помимо того, что «йогурт делает хладнокровным и безэмоциональным», если, конечно, принимать такой результат во внимание.
 
Клетки кишечника + клетки иммунитета + клетки мозга = ?
 
Нескольких экспериментов с грызунами и исследований, спонсорами которых выступили производители функциональных пищевых продуктов, все же недостаточно, чтобы провозгласить «смену парадигмы», как это сделал Марк Лите. Однако никто из специалистов этой области за время исследований не отнесся к теории «Эмоционального кишечника» пренебрежительно, ни среди экспертов по кишечным бактериям, ни среди психиатров, психологов или неврологов. Скорее наоборот, распространяется настроение волнительного, напряженного ожидания, в частности, самые ранние сторонники теории ждут признания: «Первопроходцам всегда тяжело», – сказал по этому поводу Михаэль Блаут, эксперт по кишечным бактериям при немецком Институте исследований вопросов питания в Потсдаме-Реебрюке. Блаут в этом направлении исследований выступает скорее как сторонний наблюдатель. Однако он абсолютно уверен в том, что «определенно найдутся бактерии, способные влиять на мозг и поведение человека».
 
Но даже те, кто в своих лабораториях усердно работает над обнаружением связи между микрофлорой кишечника и серым веществом, как правило, очень осторожны. «Мы практически ничего не знаем об этих бактериях, многие теории допустимы, но это может привести к преувеличенным гипотезам», – говорит Джон Биненшток из Университета Макмастера в Торонто. Он является одним из тех ученых, исследования которого выявили, что изменения в поведении и биохимии мозга мышей связаны с их кишечной микрофлорой. Но, несмотря на уже имеющиеся результаты, в этом вопросе «мы находимся в самом начале пути, и пока не можем дать точный ответ». Эти опыты доказывают одно.
 
Роль бактерий или вирусов в возникновении болезней, которые проявляются совершенно иначе по сравнению с обычными инфекционными заболеваниями, очень сильно недооценивается.
 
Между тем обладатели Нобелевской премии Джон Робин Уоррен и Барри Маршалл долгое время подвергались насмешкам за свою теорию о том, что микроб Helicobacter pylori вызывает язву желудка. Тезис, что вирусы являются главной причиной возникновения опухоли шейки матки, также поначалу был отвергнут всеми специалистами. Несмотря на это, оказалось, что он был достоверным. И именно он принес гейдельбергскому вирусологу и онкологу Харальду цур Хаузену из Стокгольма медаль и диплом. Сегодня этот тезис относится к базовым знаниями о медицине, прививка от папилломавируса выдержала проверку временем и спасла жизни тысячам женщин или, по крайней мере, избавила их от необходимости делать тяжелые операции и проходить терапии с их неприятными побочными эффектами. При возникновении многих болезней, от Альцгеймера и Паркинсона до цирроза печени, бактерия рассматривается как возбудитель или «пособник» возбудителя заболевания.
 
Но что же с кишечными бактериями, которые делают человека депрессивным или же, наоборот, радостным?
 
Конечно, самый важный вопрос – с помощью каких механизмов это происходит. И как вообще могла бы выглядеть эта кишечно-мозговая ось? Джон Биненшток считает сигнальные пути через иммунную систему, две трети клеток которой находятся в кишечнике, важнейшим посредником между бактериями и мозгом. В других органах и крови такие механизмы уже хорошо известны. Например, медиаторы воспаления, которые играют определенную роль во многих болезнях – от сердечно-сосудистых заболеваний до рака, – могут образовываться от контакта с материалом бактериальных клеток и далее направляться в голову. Но сам по себе этот сигнальный путь, вероятно, существовать не может, поскольку до настоящего момента ни один эксперимент не показал какую-либо реакцию иммунитета.
 
Вопрос на миллион
 
Если микробы как в толстом, так и в тонком кишечнике влияют на нервную систему, то до сих пор совершенно неясно, как все это функционирует. «В кишечнике содержится около 500 миллионов нервных клеток, и никто не может точно сказать, для чего они там, но для чего-то же они там существуют», – говорит Марк Лите. Есть, конечно, «некоторые косвенные подсказки». Вот что говорит по этому поводу Рошеллис Диас-Хейтц из Каролинского института в Стокгольме: «Существует факт, что тревожные состояния и депрессивные расстройства часто возникают у человека вместе с желудочно-кишечными заболеваниями». Согласно статистике, две трети пациентов с хроническим воспалением кишечника имеют симптомы психических расстройств. И медики часто слышат от своих пациентов, что у них никогда не было умственных или психических расстройств, прежде чем у них возникла болезнь кишечника.
 
Некоторые формы аутизма также обнаруживают признаки того, что они «связаны с нарушением микрофлоры кишечника», – говорит Диас-Хейтц. Аутизм часто сопровождается болезнями кишечника. Эти наблюдения могут означать, что население кишечника плохими бактериями способствует возникновению аутизма. Может быть, конечно, и наоборот. Например, тот факт, что бактериальная композиция отличается от той, которая считается нормальной, может быть связан с тем, что многие люди с признаками аутичного поведения очень привередливы в еде. Под словом «привередливы» мы понимаем следующее: они потребляют крайне узкий круг продуктов, ограничивая разнообразие видов бактерий в пищеварительном тракте.
 
Взаимосвязь между микрофлорой кишечника и аутизмом – крайне интересное наблюдение, требующее более детального изучения, которое, возможно, позволило бы сдвинуть дело с мертвой точки. Исследование взаимосвязи микрофлоры кишечника и аутизма сейчас находится на той стадии, когда «возникает больше вопросов, чем ответов», – так охарактеризовал текущее положение дел психиатр и генетик Джозеф Кабеллс из Медицинской школы Эмори.
 
Таким образом, все эти предположения не являются основательным подтверждением того, что определенный набор бактерий может стать причиной психических заболеваний. Наиболее распространен такой взгляд на эту тему. То, что происходит в голове, воздействует на «живот» и, соответственно, на кишечник, вызывая болевые ощущения, а не наоборот.
 
Тем не менее существует известная симптоматика и терапия для подобных случаев: принимая антибиотики, пациенты с печеночной недостаточностью могут оградить себя от сопутствующих заболеванию приступов судорог, проявлений деменции и коматозных состояний. Принцип действия терапии предельно прост: он не позволяет бактериям производить азотосодержащие нейротоксины в кишечнике. Здоровая печень обычно сама устраняет эти вещества. Однако в тех случаях, когда этот орган отказывает, их концентрация в организме становится опасной.
 
Это крайняя мера, но этот пример хорошо показывает основной механизм, который мог бы служить основанием для описания способов воздействия наших микроскопических соседей, возможно, также и на нашу центральную нервную систему. Бактерии производят вещества, которые попадают в организм через кишечник вместе с питательными веществами, водой, минералами, витаминами и т. д. Эти вещества попадают в кровь, а затем и в мозг. Или же они распознаются иммунными клетками, которые могут посылать сигналы в мозг. Или они превращаются в другие вещества, имеющие свой определенный эффект. Или они могут напрямую активировать нервные клетки.
 
Исследователи всех областей, соединяйтесь!
 
Пока это только теория. У представителей, занимающихся связью кишечных бактерий и мозга, есть еще один аргумент. Мало известно о том, что именно тысячи видов бактерий, которые в общей сложности имеют практически в сто раз больше генов, чем их хозяин, делают в нашем организме, что именно они распространяют, что из этого «принимает» тело и как оно это потом приспосабливает. Но то немногое, что об этом известно, уже интересно. 
 
Эксперименты с мышами, например, показали, что серотонин, часто называемый «гормоном радости», в основном поступает в кровь из кишечника через его стенку и без помощи йогурта при условии нормальной кишечной микрофлоры. Другие важные вещества, воздействие которых на нервную систему доказано или, по крайней мере, предполагается, продуцируются бактериями и поступают в организм. Одно из таких веществ – гамма-аминомасляная кислота, важнейший нейротрансмиттер. Обычная масляная кислота, которая показала в экспериментах на животных среди прочих эффект антидепрессанта, другая. К ним же относятся и другие короткоцепочечные жирные кислоты, производимые бактериальной ферментацией углеводов.
 
Одно можно сказать наверняка. Учитывая разные виды бактерий, различные микрофлоры кишечника и генетические и приобретенные свойства хозяев кишечника, диеты и взаимодействие всех этих факторов, даже лучшим умам мира науки будет сложно распутать это дело.
 
Конкретные механизмы работы, как, например, «Бактерия A производит вещество B, которое при соединении с молекулой-рецептором C вызывает расщепление вещества D. Это приводит к его разделению на вещества E и F, после чего вещество F приобретает надлежащие свойства, для того чтобы попасть в мозг и там подать нервным клеткам электрический сигнал G, который поможет синапсу Н высвободить нейромедиатор I, который вызовет у следующей нервной клетки сигнал J. И это в конечном итоге вызовет у человека желаемую реакцию K, которой не было бы, если бы бактерия A не произвела вещество B». 
 
Такие механизмы найти очень непросто. Кроме того, как показывает опыт, биохимическая реальность в таких случаях намного сложнее и обычно не линейна.
 
Можно ли исследовать влияние кишечной микрофлоры на мозг и поведение настолько хорошо, чтобы в дальнейшем это помогло в предотвращении и лечении заболеваний? Можно ли получить лучшие результаты, чем «Йогуртовые культуры, наверное, влияют на мозговую деятельность»? Если найдутся решительные ученые, подходящие к процессу так же комплексно, готовые к взаимодействию, обратной связи и разделению труда, как это делает наше тело вместе со своими микробными союзниками, вероятно, да. В 2011 году Марк Лите опубликовал статью со своими гипотезами в научном журнале «BioEssays». В ней он представил план для гастроэнтерологов, психиатров, нейробиологов и микробиологов, как можно совместно исследовать кишечные бактерии и их воздействие на нервную систему, точнее, как НУЖНО это сделать в ближайшее время.

«Продумывая каждую деталь, шаг за шагом, мы должны попытаться понять процесс производства отдельно взятым видом бактерий определенных нейрохимикатов, а затем изучить влияние бактерий на подопытных животных, которые специфически реагируют на эти нейрохимикаты», – поделился Лите своими планами. Наиболее перспективные кандидаты от партии микробов в дальнейшем могли бы быть протестированы в клинических испытаниях на людях. Лите, по-видимому, сознательно избегает требования к обрисовке полной картины механизма воздействия: «Бактерия А в конце концов все равно вызовет реакцию К», и для начала этого достаточно.
 
Однако именно в этом сам Лите видит «большую проблему», потому что другим не будет достаточно описания действия: «Поступление в организм бактерии А как-то вызывает реакцию К», например департаменту лекарственного обеспечения и регулирования обращения медицинских изделий. Несмотря на то что процессы, протекающие в кишечнике, сигнальных системах и мозге имеют комплексный характер, крайне редко удается вывести «четкий механизм действия», как того требуют государственные и надгосударственные организации. Важно также понимать, что в цепи сигналов есть множество ответвлений, которые через пару промежуточных звеньев способны привести к побочным эффектам, которые никто не хотел бы получить.
 
Раннее развитие мозга
 
Биолог из Каролинского института Рошеллис Диас-Хейтц считает необходимым продолжить исследования, но по иным соображениям. Эксперименты в их лаборатории, а также исследования их коллег из Японии показали, что влияние кишечных бактерий на мозг и жизнь человека начинается очень рано. Раннее развитие мозга у мышей зависело от того, были у них в кишечнике бактерии или нет. Диас-Хейтц сравнивала поведение стерильных мышей с животными, организм которых был населен микробами. Наблюдения показали, что стерильные мыши были значительно более активными и смелыми. Они, например, могли находиться на открытой местности более длительное время, чем грызуны с нормальной микрофлорой. В последующих своих экспериментах биолог показала, что поведение мышей можно нормализовать путем введения им бактериальной смеси нормальных мышей. Однако этот способ будет работать только с молодыми особями. Это навело Диас-Хейтц на мысль, что микробы в некоторой степени определяют пути развития мозга в начале жизни. Если то же самое происходит и у людей, то стоит поставить под вопрос «длительный прием антибиотиков в раннем детстве», говорит Диас-Хейтц.
 
Появятся ли в ближайшем будущем ответы на все эти вопросы, зависит от того, найдут ли отклик адресованные специалистам разных областей призывы, подобные призыву Марка Лите, который он повторял в письменной и устной форме при любом удобном случае. «Мы должны объединить микробиологию с нейронауками, – говорит профессор из Техаса, – но многие ученые до сих пор не рассматривают вариант выхода за рамки своей области знаний».
 
Попытка привлечь психиатров и неврологов из Германии, для того чтобы услышать их мнение по вопросу, ограничилась тем, что им попросту нечего было сказать: «Тема, о которой я не имею представления, но к которой испытываю интерес», – признался Ганс Ферстл, заведующий отделением психиатрии Мюнхенской клиники «Рехтс дер Изар». Кристиан Селинджер, специалист по кишечным заболеваниям больницы «Роял Селфорд» в Англии, настроен скорее скептически: «То, что нейромедиаторы локально воздействуют на кишечник – известный факт, но насколько систематическим может быть это воздействие – остается загадкой». Гипотеза, конечно, «приятная», но «проверить ее крайне сложно», так как у пробиотиков нет таблицы зависимости влияния от дозы и «население кишечника микроорганизмами зависит от многих факторов». Если бы тезисы Лите все же были доказаны, это могло бы «произвести небольшую революцию».
 
То, что в исследованиях и терапиях с участием кишечных бактерий быстрые изменения состояния организма возможны, показывают уже утратившие свой негативный оттенок фекальные трансплантации. Кроме того, как мы уже отмечали ранее, крупные издания также пишут о кишечных бактериях, которые имеют влияние на мозг.
 
Когда речь заходит о микробах в кишечнике, нужно думать не только о том, что нам хотят продать отделы рекламы предприятий пищевой промышленности в симпатичных баночках с йогуртом. То, что «старые друзья» внутри нас помогают нам не только физически, но и «морально» не должно звучать для вас странно. Все больше и больше ученых пытаются выяснить, как именно они это делают. Хотя у них и есть недостатки, старых друзей нужно принимать такими, какие они есть. На одной только психике кишечные бактерии, старые друзья, или как вам больше нравится их называть, не ограничивают сферу своего влияния на наш организм. 

Глава из книги Ганно Харизиуса и Рихарда Фрибе "Союз на всю жизнь. почему бактерии наши друзья"

«Чем больше человек вкладывает в Бога, тем меньше остается в нем самом»

Карл Маркс

Файлы

Дюжина лекций. Шесть попроще и шесть посложнее

Рефлексы головного мозга

Взгляд в будущее

Наука и миф