Наскоро списанието Nature публикува още една статия, която обвинява редица човешки заболявания, включително психични, върху микробите - обитателите на нашите черва. За половин век изучаване на чревни бактерии учените не успяха да определят какво носят повече - полза или вреда. Но успяхме да се уверим, че освен всичко друго, микробите могат да причинят промени в човешкото поведение и психичното здраве. Превеждаме техните сигнали от микробен език на човешки език и каним читателя сам да реши дали бактериите са приятели или врагове (но не обещаваме, че те няма да повлияят на неговото мнение).
За микробите и хората
Спомняте ли си съветския анимационен филм за лося, на чиито рога горски животни яздеха и си правеха къща там? Нашето тяло е същият лок за трилиони едноклетъчни организми (повечето от тях бактерии), които заедно се наричат микроби, микрофлора или микробиота. Можете дори да кажете, че ние и нашите микроби представляват един метаорганизъм, който трябва да се разглежда като цяло, тъй като няма хора без микроби.
Хората и микробите се обединиха в името на най-ценното нещо, което един жив организъм има нужда - храната. Хората знаят как да го получат и микробите могат да го усвоят. За мирното съвместно съществуване обаче те трябва да изпълнят пакта за ненападение. Следователно, въздействайки върху натрупването на имунни клетки в чревната стена, бактериите смекчават възможния имунен отговор. Ако това не се случи, например поради липса на бактерии, имунитетът на човека става по-агресивен. Вероятно, именно поради това децата, които растат в условия на ниско съдържание на бактерии (чисти, извън контакт с майката и млякото), са по-склонни да развият алергии и автоимунни заболявания. От своя страна микробите не разрушават чревната стена. Те обаче остават спокойни съседи само докато проникнат в човешкото тяло. Там те причиняват силно възпаление,които не са лесни за справяне.
Освен това микробите изискват защита на техните интереси. Например за тях е важно редовно да получават храна и чревната стена да не ги наранява. За целта те отделят сигнални молекули, които регулират активността на околните гостоприемни клетки, например абсорбцията или секрецията на ензими или дори отлагането на мазнини (да, има доказателства, че затлъстяването е свързано с дисбаланс в чревната микробиота). И накрая, такова съвместно съществуване понякога води до странни ефекти. Например, микробите могат да приемат или модифицират лекарства, приемани от гостоприемника, което понякога значително намалява ефективността на лечението. Или могат да секретират своята ДНК (като част от обмена на ген с други бактерии), която може да бъде абсорбирана от околните гостоприемни тъкани. Засега няма еднозначни доказателства, че бактериалните гени работят в клетките на чревната стена. Подобни случаи обаче са известни при насекоми и червеи. И в човешкия геном бяха открити някои последователности, които са подозрително подобни на бактериалните. Вероятно, има малко повече общо между нас и нашите микро-обитатели, отколкото изглежда на пръв поглед.
Какво правят микробите в човешкото тяло? Илюстрация: Михаил Фомин, Мансарда.
Оказва се, от една страна, че опасността винаги е близо. От друга страна е невъзможно да се отървете от него, защото отсъствието на микроби се превръща в още по-лоши последици от тяхното присъствие. Така например, според „хигиенната хипотеза“, прекомерният стремеж към чистота и хигиена е вреден за здравето, а ранният контакт на дете с бактерии и алергени, напротив, укрепва имунната система. Все още се публикуват статии, чиито автори считат микробите за паразити, които използват хората за собствени нужди. И тук влиянието на микробиотата върху нервната система на човека става силен аргумент.
Промоционално видео:
Пътят към мозъка през стомаха
Изглежда, къде е мозъкът и къде е стомахът? Независимо от това, първото нещо, което тялото трябва да оцелее, е храната, което означава, че мозъкът трябва ясно да разбере дали е там, какво се случва с него и дали храносмилателната система работи добре. Специално за това клетките на ентерохромафините са разположени в чревната стена - микрогланди, които отделят много регулаторни вещества. Някои от тях действат на близките клетки, като стимулират или забавят храносмилането. Други активират невроните в чревната стена, по-специално края на вагусния нерв, който отива директно в мозъка. Освен това под повърхността на червата има болезнени окончания, които също реагират на вещества, секретирани от клетките на ентерохромафин, и могат да сигнализират, че тялото е изяло нещо нередно. Накрая чревната стена е населена с имунни клетки, т.е.чувствителен към проникващи вещества. Когато се открие враг, тези клетки предизвикват възпаление, докато се отделят вещества, които действат върху нервните окончания и навлизат в кръвообращението. По този начин стресът може да премине от локален към глобален.
Разбира се, информация за активността на бактериите също бързо се появява в мозъка. Първо, "спокойните" микроби стимулират храносмилането и много от храните, които усвояват или синтезират, влизат в кръвообращението. Например късоверижни мастни киселини (чрез разграждането на които получаваме 5-10% от дневната ни енергия). Мозъчните клетки имат рецептори, които ги хващат и сигнализират за усещане за ситост. Освен това, с наличието на енергийни ресурси, мозъкът се развива по-добре. Шизофрения и биполярно разстройство са по-чести при деца, които са недохранени в утробата. Увеличаването на количеството на късоверижните мастни киселини в кръвта, напротив, стимулира ученето и паметта.
На второ място, бактериите активно комуникират с чревната стена (и чрез нея - с мозъка на гостоприемника), освобождавайки вещества, които действат върху клетките на ентерохромафините. Интересното е, че сигналните вещества на бактериите са просто директни аналози на нашите собствени хормони и невротрансмитери: оказа се, че чревната микрофлора може да произвежда норепинефрин, допамин, серотонин, тестостерон, хистамин, както и невротрансмитер гама-аминомаслена киселина и протеини - регулатори на апетита (например грелин и лептин). Освен това някои бактерии могат да секретират бензодиазепини - вещества, които имат успокояващ ефект (сред техните роднини, например, известният успокоител феназепам). Учените смятат, че всички тези сигнални молекули са много древни и са били използвани от бактериите за комуникация помежду си обратно в онези дни.когато многоклетъчните организми просто се развиват. Тоест чревната микрофлора действа като допълнително желязо в човешкото тяло.
Илюстрация: Михаил Фомин, Мансарда.
И така, какво искат микробите?
В първо приближение мотивацията на микробите не е трудна: те искат храна. Ако няма достатъчно хранителни вещества за тях, тогава те могат да секретират вещества, които стимулират болезнени окончания в чревната стена. Има дори плашеща хипотеза, че коликите при бебетата се причиняват и от бактерии: болката кара тялото да пренасочва вътрешните енергийни ресурси към чревната област, а плачът (причинен от действието на микробите върху мозъка) привлича родители, които се опитват да хранят бебето, за да го успокоят.
Ако собственикът е достатъчно стар, тогава е възможно да регулира производството си на храна директно чрез нервната си система. Например, като имаме достатъчно храна, някои от нашите полезни съседи синтезират есенциалната аминокиселина триптофан, която е в основата на производството на нашето тяло на серотонин, така наречения „хормон на щастието“. Серотонинът от своя страна регулира дейността на нервната система, предизвиквайки чувство на ситост, спокойствие и радост. При липса на храна, микробните хормони и невротрансмитер могат да пренасочат поведението към тревожност и проучвателно поведение. В известен експеримент учените трансплантираха микрофлора от линия на мишки с повишена тревожност към нормални мишки и тяхното ниво на тревожност също се увеличи. Характеристиките на микробиотата са открити и при хора с поведенчески разстройства, като такива, страдащи от депресия, шизофрения и анорексия. Учените смятат, че дисбалансите на невротрансмитерите, причинени от чревните бактерии, могат да бъдат причина за тези нарушения.
Плюс това микробите жадуват любимата си храна. Микробиотата се състои от много видове бактерии, които се различават по своите хранителни предпочитания. И всеки вид бактерии се стреми да действа върху тялото на гостоприемника по такъв начин, че често изяжда именно любимите им вещества. Вероятно затова съставът на чревната микрофлора се различава и при хора, които се придържат към различни диетични режими: доминиращите микроби предизвикват желание за различни видове храна. Те могат да постигнат това, например, чрез преразпределяне на вкусови рецептори. Известно е, че усещането за вкус може да се промени по време на операции върху червата, по време на които микробният състав неизбежно се променя. Но дори и при тези, които спазват същата диета, бактериите могат да причинят промяна в хранителните предпочитания. Учените сравниха съдържанието на бактериални вещества в урината на сладкиши и хора, които са безразлични към сладкишите, т.е.който въпреки това яде същото. Оказа се, че тези вещества в урината са различни! Оказва се, че желанието за захар може да е собственост на микрофлората, а не на нейния собственик. Така че, ако ви се струва, че сте патологично влюбени в шоколада, тогава е възможно вашите микроби действително да го обожават.
Накрая, микробите искат да пътуват, да влизат в други организми и да обменят гени с далечни роднини, живеещи с други домакини. Следователно за тях би било полезно да повишат социалността на човек. Всъщност е установено, че мишките, отгледани в среда без зародиши, проявяват поведение, подобно на това на хората с аутизъм, тъй като не получават вътрешен социализиращ сигнал. Също така учените са установили разлики в микробиотата на деца с нарушения в аутистичния спектър от здрави деца. Въпреки това повечето деца с аутизъм ограничават диетата си до малък набор от храни. Смята се, че това се дължи на дисбаланса на тяхната микрофлора: някои микроби са много, други почти никакви, затова вкусовите предпочитания са силно предубедени и няма достатъчно призиви за социалност от бактериите.
Заразителен апетит
Така че, много поведенчески черти или разстройства могат да имат бактериален характер. Това води до два извода, които вероятно ще повлияят на медицината на бъдещето.
1) Поведенческите черти могат да се предават от микроби.
Това се подкрепя от експеримент с мишки, при който трансплантацията на микрофлора промени тяхното поведение към по-тревожно. Освен това учените са изчислили, че хората с близки познати, които са със затлъстяване, са изложени на повишен риск от развитие на същия симптом. Възможно е склонността към затлъстяване да се предава и заедно с микробите, въпреки че това все още не е пряко доказано. И накрая, съществува хипотеза, че вкусовите предпочитания (които, както вече знаем, могат да се променят и под влияние на бактерии) са по-близки при членовете на едно и също семейство, отколкото при непознати хора. Това вероятно дава възможност да се разкрие „тайната на майчиния борш“- храната, приготвена у дома, може да изглежда по-вкусна от другите, не само защото човек свиква с нея от детството си, но и защото близките му имат най-близкия състав на бактерии към него, т.е.които изискват същите хранителни вещества.
2) Поведенческите характеристики могат да бъдат лекувани с микроби.
Изглежда, че все повече заболявания се свързват с разлики в микробиотата на червата. Например, наскоро учените в 100% от случаите успяха да разграничат хората, страдащи от депресия, и здравите хора, използвайки само анализ на изпражненията. И когато причината стане известна, възможностите за лечение се отварят. И въпреки факта, че все още наличната микробна терапия все още не е разработена, изолирани изследвания показват невероятни резултати. Например, същата депресия може да се излекува по-успешно, когато антидепресантите се комбинират с антибиотици (унищожавайки излишните чревни жители). А фекалните трансплантации (сложни процедури, при които бактериите се отстраняват от изпражненията на здрави хора, опаковат се в капсули и се хранят на пациенти с тях) са намалили тежестта на симптомите на аутизъм при хората. И накрая, микробната профилактика също даде плод: сред група деца,които редовно са били хранени с пробиотици (тоест набор от микроби от „нормалната“микрофлора), никой не е развил нито синдрома на Аспергер, нито хиперактивност с дефицит на вниманието, докато в контролната група 17% от децата са израснали с едно от тези нарушения в поведението.
***
Последните новини от живота на чревните ни съседи ни карат да преразгледаме възгледите си за живота. Голяма част от онова, което по-рано се смяташе за неотменимо (а понякога и нелечимо) свойство на човешкото тяло, се оказва резултат от микробен дисбаланс. Неволно се чудите: къде е истинският човек, който не е обект на тези микроскопични манипулатори? Междувременно учените търсят начин да преговарят с тях, препоръчва се да не се паникьосвате и да пиете кефир: проучванията показват, че млечнокиселите бактерии не само подобряват храносмилането, но и развеселят и става по-забавно да чакаме следващите открития.