Я не виноват! Меня микробы заставили!

Так как же микроб, живущий в кишечнике, может разговаривать с мозгом? Как уже упоминалось выше, наши нервы подключены ко всем частям пищеварительного тракта; через блуждающий нерв не только передаются сигналы из мозга в кишечник, но и информация из кишечника обратно в мозг (снова вспоминаем об оси «кишечник – мозг»). Все эти нервы могут быть использованы для передачи сообщений из кишечника в мозг с помощью специальных веществ – нейротрансмиттеров. Есть и другой способ: микробы могут вырабатывать молекулы (или изменять уже существующие) и отправлять их прямо в мозг через кровь. Третий способ общения микробов с мозгом – модуляция иммунной системы (в этом они очень хороши), которая непосредственно связана с нервной системой: так тоже можно передать сообщение мозгу.

Нейротрансмиттеры – это химические вещества, которые передают сигналы между двумя нервами, пересылая сообщение по принципу невероятно быстрой эстафеты. Именно благодаря им после удара ногой об угол дивана мозг быстро получает сигнал («ой!»). Именно благодаря им вы начинаете прыгать на одной ноге и кричать благим (а то и не очень благим) матом: нейротрансмиттеры заставляют мозг перестать сдерживаться. Микробы, похоже, разобрались в этой концепции и, вырабатывая или модифицируя наши нейротрансмиттеры, вмешиваются в «разговор». Примеров того, как микробы именно производят нейротрансмиттеры, довольно мало, и они занимались этим производством только тогда, когда их выращивали в пробирке; непосредственного производства нейротрансмиттеров прямо в кишечнике пока не наблюдалось. Но вместе с тем есть немало примеров, как микрофлора влияет на уровень нейротрансмиттеров в организме, а это, в свою очередь, влияет на работу мозга. Мы постепенно начинаем понимать, как микрофлора на молекулярном уровне воздействует на поведение людей, их депрессию и стресс.

Об этом можно было бы написать целую отдельную книгу (на самом деле по крайней мере одну уже написали); микрофлора воздействует на многие нейротрансмиттеры со сложными названиями и аббревиатурами вроде BDNF, дофамина, ГАМК, Г-КСФ, серотонина, ацетилхолина и норэпинефрина. Все они играют важную роль в повседневной работе мозга и нервной системы, и изменения в этих нейротрансмиттерах могут привести к неврологическим проблемам и душевным болезням. Вместо того, чтобы подробно описывать все механизмы, мы в качестве иллюстрации воспользуемся всего одним примером.

Давайте представим, что вы с супругом (супругой) наняли няню и пошли в ресторан, чтобы пообедать в тишине (наконец-то!). Представьте это приятное чувство – вы наконец-то поели, не отвлекаясь, пока все блюда еще теплые! Это приятное чувство возникает благодаря нейротрансмиттеру под названием серотонин (а также благодаря тому, что вы не видите, как ссорятся ваши дети – это уже проблема няни). Практически весь серотонин в вашем организме производится клетками кишечника, где он регулирует моторику кишечника (необходимую для нормального функционирования пищеварительной системы). В мозге серотонин регулирует настроение, аппетит и даже сон. Серотонин делается из триптофана, строительного материала для многих белков. Так что при изменении уровня триптофана меняется и уровень серотонина. Как в этом участвуют микробы? Они воздействуют на уровень триптофана, а также на вещества, участвующие в синтезе серотонина. У безмикробных животных уровень серотонина низок и в крови, и в кишечнике, но это можно исправить, пересаживая животным определенных микробов. Эти микробы вырабатывают маленькие молекулы (метаболиты), которые влияют на производство серотонина, и если давать безмикробным животным эти метаболиты, даже они повышают уровень серотонина.

Эксперименты на безмикробных мышах показали, насколько большую роль играет микрофлора для функций мозга. Например, безмикробные мыши охотнее исследуют местность, меньше тревожатся и намного меньше боятся по сравнению с мышами, которые родились и выросли в нормальном микробном окружении (с точки зрения мыши это плохо, а вот для кошки – отличная новость!). Считается, что некоторые микробы регулируют выделение важного нейротрансмиттера под названием ГАМК (гамма-аминомасляной кислоты): вот еще одна функция человеческого организма, которую делегировали микробам.

ГАМК необходима для подавления чувств страха и тревоги – двух важнейших эмоций, которые должно контролировать любое животное, чтобы выжить. Удивительно, но колонизация безмикробных мышей бактериями или даже простая пересадка фекалий от нормальной мыши «храброй» безмикробной мыши восстанавливает их поведение до нормального. Впрочем, в данном случае время ограничено: лишь безмикробные животные, колонизированные бактериями на ранней стадии жизни, могут восстановить нормальное поведение, что опять-таки подчеркивает, насколько важны для нас микробы в младенчестве.

Другие неврологические аспекты, которые меняются у безмикробных мышей, – когнитивные функции, способность к обучению, память и принятие решений: все это, как вы понимаете, очень важно для развития ребенка.

Вышеупомянутые эксперименты проводились в отсутствие микробов, что, как вы понимаете, абсолютно нереалистичный сценарий. Однако проводились и другие эксперименты по изменению поведения в присутствии разных микробов. Например, когда мушкам-дрозофилам скармливали определенную бактерию (пробиотик), они после этого предпочитали в качестве партнеров для спаривания других мушек, колонизированных этим же микробом, и избегали тех, у кого этого микроба не было. Считается, что бактерии вырабатывают «строительные материалы» для молекул феромонов – веществ, которые отвечают за привлекательность запаха.

Гиены живут стаями или социальными группами (примерно напоминающими подростковые тусовки). У этих животных есть специальные секреторные железы (которые сильно воняют, если, конечно, вы не гиена); у разных стай своя микрофлора, живущая в этих секреторных железах, и эта микрофлора определяет, какие именно феромоны вырабатываются. Это, конечно, влияет на структуру гиеньих стай, но на самом деле здесь происходит даже нечто большее: микробы прямо влияют на выбор партнеров для спаривания, а это определяет ни много ни мало эволюцию вида.

Микробы и настроение

Сейчас довольно мало известно о том, как микробы непосредственно влияют на человеческое поведение, но, учитывая огромное количество данных о животных, начались серьезные исследования. Впрочем, есть и другие доказательства того, что для душевного здоровья людям необходима здоровая микрофлора. Многие психиатрические заболевания и расстройства настроения связаны с расстройствами желудочно-кишечного тракта. Например, депрессия часто бывает у людей с синдромом раздраженного кишечника (который иногда даже лечат антидепрессантами).