Нижчий розум: Як кишкові бактерії керують мозком
Ми звикли до того, що нашою поведінкою керує мозок, - але що керує мозком? Виявляється, часом мовчазні пасажири-мікроби норовлять взяти на себе управління.
Кишечник і мозок обмінюються сигналами через блукаючий нерв, який спускається по шиї в грудну і черевну порожнину. Джулія Ендерс, автор бестселера «Чарівний кишечник. Як наймогутніший орган управляє нами», порівнює блукаючий нерв з телефонним дротом, який з'єднує кишечник з окремими центрами головного мозку.
Мозок диригує всіма органами тіла, і багатьма - через блукаючий нерв, але лише кишечник має автономність: якщо нерв перерізати, «від'єднавши» мозок від кишечника, останній продовжить працювати. Він має власну нервову систему, яку вчені називають «другим мозком». Вона складається з величезної кількості нейронів і допоміжних клітин, виробляє кілька десятків нейромедіаторів. Функції настільки розвиненої нервової системи не можуть обмежуватися регуляцією травлення.
Алло, це мікроби?
Більшість сигналів через блукаючий нерв передається не зверху вниз, а знизу вгору - в мозок. Вчені припускають, що кишечник впливає на наш психічний стан. Для лікування депресії, яка не піддається медикаментозній терапії, вже використовується електричний стимулятор блукаючого нерва. Він змушує нерв генерувати «правильні» імпульси.
У кишечнику виробляється 90% серотоніну - гормону щастя. Можливо, причина депресії криється не в мозку, а в кишечнику. Також вчені виявили зв'язок між станом кишечника і тривожністю, аутизмом, нейродегенеративними захворюваннями, такими як хвороба Паркінсона і Альцгеймера.
Більше того: не лише сам кишечник подає сигнали через блукаючий нерв, але і мікроорганізми, які його населяють. Вони роблять це різними способами - наприклад, стимулюючи вироблення серотоніну клітинами слизової оболонки кишечника. Вплив мікрофлори на поведінку і настрій доведений в ході численних експериментів на лабораторних мишах.
Як оцінити психічний стан мишей? Можна помістити тварин в таз із водою і спостерігати, як довго вони будуть плавати: депресивні миші швидше здаються в боротьбі з неприємностями. Нейробіолог Джон Краян із Ірландського національного університету додавав в корм піддослідних тварин бактерії Lactobacillus rhamnosus JB-1. Миші плавали швидше і активніше, а їхній організм продукував найменше гормонів стресу в порівнянні з контрольною групою. Розсічення блукаючого нерва зводило нанівець ефект корисних бактерій.
Якщо певна мікрофлора пов'язана з депресивним або оптимістичним ставленням до життя, поведінка повинна змінюватися при обміні бактеріями. Це було доведено в експериментах канадських вчених. Вони відібрали кілька ліній лабораторних мишей, які мали різні характери. Коли боязким мишам пересаджували мікрофлору мишей-авантюристів, вони проявляли більше інтересу до дослідження нових об'єктів.
Любиш спілкуватися? Поділися бактеріями
Кишкові бактерії впливають і на соціальну поведінку лабораторних мишей. Вчені з Медичного коледжу Бейлора в Х'юстоні вивчали зв'язок між ожирінням матері і розладами аутистичного спектру у потомства. Контрольна група мишей харчувалася як зазвичай, а піддослідна отримувала корм з підвищеним вмістом жирів. Як і очікувалося, самки з другої групи набрали зайву вагу.
Мишенята перегодованих матерів набагато менше цікавилися спілкуванням зі своїми родичами, ніж потомство контрольної групи. Аналіз мікрофлори кишечника показав суттєві відмінності між двома групами - в обох поколіннях. Але як перевірити, чи обумовлена схильність до асоціальної поведінки бактеріями? Відповідь проста: заселити кишечник замкнутих тварин мікрофлорою товариських родичів.
Тварин помістити в одну клітку, спільне проживання неминуче призводить до обміну кишковими бактеріями. Через чотири-п'ять тижнів мікрофлора нетовариських мишей ставала такою ж, як і у контрольної групи, а соціальна поведінка поверталося до норми.
Вчені виявили, що у мишей з аутистичним розладом сильно знижена кількість бактерії Lactobacillus reuteri в кишечнику. Цей мікроорганізм впливає на вироблення окситоцину - гормону, який регулює соціальну поведінку. Раціон з високим вмістом жирів пригнічує Lactobacillus reuteri в кишечнику матері, а вона передає свою порушену мікрофлору потомству.
Брак корисної бактерії і, відповідно, окситоцину під час розвитку мишеняти призводить до його асоціальності. Додаючи живі бактерії Lactobacillus reuteri в питну воду, вченим вдалося привести поведінку піддослідних тварин до норми.
Ви - те, що ви їсте. І навпаки
У мікроорганізмів можуть бути еволюційні причини контролювати нашу поведінку. На думку вчених, бактерії стимулюють своїх господарів спілкуватися, тому що це сприяє обміну мікрофлорою. Вони також здатні впливати на харчові пристрасті господаря, змушуючи вживати продукти, які сприяють їх росту і розмноження. Можливо, коли ви не можете встояти перед тортом, річ не в слабкій волі, а в мікроорганізмах.
Деякі бактерії люблять жир, деякі - цукор, а за їхні вподобання часом доводиться розплачуватися ожирінням. Мікроби можуть контролювати харчову поведінку господаря різними способами: вони втручаються в роботу системи винагороди в головному мозку, змінюють чутливість смакових рецепторів, виробляють речовини, що впливають на настрій, а також впливають на передачу сигналів через блукаючий нерв.
Як протистояти мікроорганізмам, чиї інтереси не збігаються з нашими планами схуднути в новому році? Створити серед них конкуренцію. Чим різноманітніший склад мікрофлори кишечника, тим менше ймовірність, що один вид почне переважати над іншими і захопить командування мозком.
Раціон з високим вмістом жирів і простих вуглеводів збіднює мікрофлору кишечника; щоб підтримати різноманітність бактерій, потрібно їсти більше овочів, фруктів і кисломолочних продуктів. Дослідження впливу дієти на вагу, яке охопило 120 тисяч осіб, засвідчило, що головний продукт для схуднення - це йогурт.
Мікроби від депресії
Експерименти, які вивчають вплив мікрофлори кишечника на психіку людей, засвідчують, що депресію і тривожний розлад можна лікувати за допомогою пробіотиків - корисних бактерій. Вчені використовують для їхнього позначення нове слово - псіхобіотики.
У дослідженні іранських вчених пацієнти з депресивним розладом отримували добавки з бактеріями або плацебо. До складу псіхобіотика входили Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei і Bifidobacterium bifidum. Через вісім тижнів у пацієнтів, які приймали психобіотик, значно покращилися показники шкали депресії Бека (широко використовуваний тест для оцінки депресії) в порівнянні з контрольною групою.
Японські вчені досліджували вплив кефіру, що містить штам Shirota бактерії Lactobacillus casei, на психологічний стан студентів-медиків під час здачі важливого іспиту. Вони з'ясували, що кефір нормалізує рівень гормону стресу кортизолу і підвищує рівень серотоніну. Крім того, пробіотик зменшує прояв нездужань, пов'язаних зі стресом, таких як застуда і біль у животі.
Експерименти, які вивчають вплив мікрофлори кишечника на мозок людини, поки знаходяться на ранньому етапі, і зазвичай в них бере участь невелика кількість людей, тому рано говорити про однозначно доведений зв'язок між діяльністю кишечника і психічним станом. Але перші дослідження вказують на те, що вивчення псіхобіотиків - перспективний напрямок. Ще не винайдено чарівної таблетки, допомагайте своєму кишечнику перевіреними способами: їжте йогурти, овочі і фрукти. Тоді бактерії не захоплять пульт управління мозком.