Александр Марков - Перспективы отбора. От зеленых пеночек и бессмысленного усложнения до голых землекопов и мутирующего человечества

Оказалось, что если искусственно заразить четырехнедельных безмикробных мышей микробиотой здоровых (скармливая помет), то их социальное поведение нормализуется, так же как и состав кишечных бактерий. Этого, однако, не происходит, если такую же процедуру проделать с безмикробными мышами в восьминедельном возрасте (состав кишечной микробиоты нормализуется, а социальное поведение — нет). Фекалии потомков перекормленных матерей, как и следовало ожидать, не обладают таким целительным действием, в каком бы возрасте их ни скармливали безмикробным мышам. Эти результаты показывают, что микробиота, похоже, как-то влияет на развитие мозга мышат.

Метагеномный анализ выявил несколько видов кишечных бактерий, численность которых высока у контрольных мышей, но резко понижена у потомков перекормленных матерей. Сильнее всего (на порядок) сократилась численность бактерии Lactobacillus reuteri . Ранее было показано, что присутствие L. reuteri влияет на выработку окситоцина ( Poutahidis et al., 2013). Таким образом, начал прорисовываться возможный механизм влияния микробиоты на социальное поведение: жирная диета снижает численность L. reuteri у матерей и их потомства, что ведет к снижению производства окситоцина в мозге и, как следствие, к асоциальности.

Чтобы проверить эту гипотезу, ученые добавляли живых бактерий L. reuteri в воду, которой поили потомство перекормленных матерей в возрасте от 3 до 7 недель. В соответствии с ожиданиями, эта «биодобавка» нормализовала социальное поведение подопытных животных. На обычных мышей она не повлияла — очевидно, потому что у них и так есть достаточное количество L. reuteri в кишечнике. Мертвые бактерии L. reuteri от асоциальности не излечивают. Неэффективным оказалось и добавление в воду другого вида того же рода, L. johnsonii , численность которого тоже понижена у потомков перекормленных матерей.

У потомства матерей, страдавших ожирением, и у безмикробных мышей, помимо асоциальности, наблюдаются и другие симптомы, характерные для аутизма: повторяющиеся действия и повышенная тревожность. Эти симптомы не исчезают ни от добавления L. reuteri в воду, ни от скармливания мышатам помета обычных мышей. Правда, ранее было показано, что они снимаются добавлением в пищу человеческой кишечной бактерии B. fragilis . Так или иначе, влияние L. reuteri весьма специфично: оно затрагивает только социальное поведение, но не другие признаки расстройств аутистического спектра, характерные для мышей с нарушенной кишечной микробиотой.

В полном соответствии с гипотезой, согласно которой L. reuteri влияет на социальное поведение через активацию окситоциновой системы мозга, у потомства перекормленных матерей в паравентрикулярном ядре гипоталамуса, отвечающем за производство окситоцина, оказалось пониженным число нейронов, производящих этот самый окситоцин (при неизменном общем числе нейронов в этом ядре). Добавление L. reuteri в питьевую воду нормализует количество выделяющих окситоцин нейронов (рис. 22.1).

Важнейшую роль в социальном поведении млекопитающих играет система внутреннего подкрепления , фундамент которой составляют дофаминовые нейроны вентральной области покрышки среднего мозга (VTA, Ventral Tegmental Area ). Эти нейроны получают окситоциновые сигналы из паравентрикулярного ядра, что повышает их восприимчивость к другим сигналам (глутаматэргическим), несущим социально значимую информацию. Попросту говоря, от окситоцина, приходящего в VTA из паравентрикулярного ядра, зависит интерес к сородичам и удовольствие, получаемое от общения с ними.

Анализ работы дофаминовых нейронов VTA у мышей показал, что у потомков нормально питавшихся матерей через сутки после десятиминутного общения с незнакомой мышью возбудимость этих нейронов повышена по сравнению с потомками перекормленных матерей. Через сутки после общения со знакомой особью возбудимость этих нейронов одинаково низкая у всех мышей. Таким образом, диета матерей влияет на силу долговременного ответа системы внутреннего подкрепления на социальную новизну.

Наконец, в заключительной серии экспериментов исследователи показали, что искусственное заражение мышат, рожденных от толстых матерей, бактериями L. reuteri восстанавливает нормальное реагирование VTA на социальные контакты. Такой же эффект дает и простое закапывание мышам в нос окситоцина.

Таким образом, картинка получается вполне складная и убедительная. Диета с повышенным содержанием жиров у мышей приводит к ожирению (людям, кстати, для этого лучше налегать на углеводы) и резко снижает численность L. reuteri в кишечнике самки. Мать передает свою нарушенную микробиоту потомству. Поскольку бактерии L. reuteri необходимы для нормального развития окситоцинэргической системы мозга, у такого потомства количество окситоциновых нейронов в гипоталамусе оказывается пониженным. Из-за этого система внутреннего подкрепления (VTA) не учится генерировать приятные чувства в ответ на социальные стимулы — и животные вырастают безразличными к общению.

Механизм влияния L. reuteri на производство окситоцина еще предстоит выяснить. Однако есть основания полагать, что тут задействован блуждающий нерв, который передает сигналы от кишечника в мозг, в том числе в паравентрикулярное ядро. Именно таким путем поступает в мозг, например, информация о кишечных инфекциях, что, в свою очередь, стимулирует иммунную реакцию.

Приложимы ли эти выводы к человеку? Очень может быть. Как уже говорилось, избыточный вес матери повышает вероятность расстройств аутистического спектра у детей. Известно, что у многих людей с такими расстройствами нарушена кишечная микробиота. Известно также, что ожирение сопровождается изменениями кишечной микробиоты у людей и других приматов. Поскольку L. reuteri излечивает «аутичных» мышат от асоциальности, а бактерия B. fragilis снимает повышенную тревожность и повторяющиеся действия, вполне можно допустить, что правильно подобранный комплекс кишечных бактерий окажется эффективным средством лечения симптомов аутизма не только у мышей.

Здесь можно еще порассуждать о том, что бактериям самим может быть выгодно стимулировать общительность своих хозяев и особенно интерес к незнакомцам, поскольку это помогает микробам заражать новых хозяев. Продолжая эту линию рассуждений, можно пофантазировать о возможной роли микробиоты в эволюции социального поведения в целом и отдельных его форм в частности, включая даже религиозные культы (как то ли в шутку, то ли всерьез предположил известный популяризатор науки, биолог Александр Панчин с соавторами; см. Panchin et al., 2014). Однако на данный момент это не более чем фантазии.