Джастин Сонненбург - Здоровый кишечник. Как обрести контроль над весом, настроением и самочувствием

Бактерии не обладают разумом и не разрабатывают молекулы специально, чтобы манипулировать нами. Но гипотетическая ситуация, приведенная ниже, иллюстрирует, как изменение нашего поведения, вызванное бактериями, может быть подкреплено и укорениться в нашей физиологии.

Представьте себе бактерии, которые специализируются на усвоении пектина — полисахарида, в изобилии встречающегося во многих видах фруктов, таких как цитрусовые. ДНК бактерии, поглотившей ДМУ из съеденного вами цитруса, может мутировать. Подобные биологические ошибки при копировании ДНК у бактерий происходят довольно часто и обычно приводят к смерти бактерии. В редких случаях, однако, результатом мутаций может стать производство новой интересной молекулы. Если одна из миллиардов бактерий, питающихся пектином, случайно производит новую молекулу, которая стимулирует ваше желание есть цитрусовые, значит, эта бактерия нашла способ изменить ваше поведение на более выгодное для нее и ее потомства.

Подобное стечение обстоятельств крайне маловероятно. Очень невелики шансы, что бактерия просто создаст вещество, которое повлияет на ваше желание есть цитрусы, и что она же «с удовольствием» употребит пектин — извлечет пользу, когда фрукт будет съеден. С другой стороны, мы эволюционировали вместе с микробами миллиарды лет. Внутри каждого из нас — триллионы микробных клеток, которые копируют свою ДНК каждые 30–40 минут. Землю населяют миллиарды людей. Учитывая все это, очень может быть, что иногда какой-нибудь микроб «срывает джекпот». Наткнувшись (даже совершенно случайно) на что-то, что дает ему конкурентное преимущество, микроб быстро размножается. Эти умные (или удачливые) микробы будут передаваться от родителей детям, и микробная манипуляция человеческим поведением со временем закрепится. Подобные сценарии разыгрываются прямо сейчас в вашем организме.

Значительная часть химических веществ, циркулирующих в вашем организме, — метаболические отходы кишечных микробов.

Одна из многочисленных функций печени — детоксикация химических отходов, произведенных микробами. При нарушении работы печени эти токсичные вещества могут вызвать огромные когнитивные проблемы (это называется печеночная энцефалопатия) [81] Riordan, S. M., and R. Williams. “Gut Flora and Hepatic Encephalopathy in Patients with Cirrhosis”. N Engl J Med 362.12 (2010): 1140–1142. Print. . Скапливаясь в крови, молекулы проникают в мозг и наносят ущерб нормальному неврологическому функционированию. Традиционное лечение печеночной энцефалопатии берет на прицел микрофлору, чтобы сократить количество микробов в кишечнике и таким образом уменьшить объем производимых ими химических веществ. Одно из лекарств, используемых в этом случае, — лактулоза. Она ускоряет кишечный транзит, чтобы быстрее вымывать микробов и их метаболиты. Другое лекарство — рифаксимин, антибиотик, истребляющий кишечных микробов. До лактулозы и рифаксимина для эффективного лечения психической дисфункции, вызванной микрофлорой и связанной с нарушением работы печени, применялось хирургическое удаление толстой кишки пациента (вместе с микрофлорой, разумеется) [82] Johnston, G. W., and H. W. Rodgers. “Treatment of Chronic Portal-Systemic Encephalopathy by Colectomy”. Br J Surg 52 (1965): 424–426. Print. .

Почки тоже призваны удалять значительную часть метаболитов микрофлоры, выводя их с мочой [83] Aronov, P. A., et al. “Colonic Contribution to Uremic Solutes”. J Am Soc Nephrol 22.9 (2011): 1769–1776. Print. . Анализируя мочу, исследователи могут оценить работу микрофлоры. При отказе почек кровь может наполниться отходами микрофлоры, за чем последует когнитивная дисфункция. Диализ «отсеивает» эти молекулы из крови и поддерживает их количество на низком уровне. В будущем, возможно, мы найдем способ перепрограммировать микрофлору или установить над нею контроль при помощи диеты, чтобы свести к минимуму производство токсичных отходов и необходимость диализа.

Один из наиболее изученных токсичных отходов микрофлоры — триметиламиноксид (ТМАО). Исследователи Кливлендской клиники открыли эту молекулу, когда искали переносимые кровью вещества, которые могут предсказать развитие сердечно-сосудистых заболеваний [84] Wang, Z., et al. “Gut Flora Metabolism of Phosphatidylcholine Promotes Cardiovascular Disease”. Nature 472.7341 (2011): 57–63. Print. . Молекулярные маркеры сердечного приступа (и других надвигающихся проблем со здоровьем) ценны как «система оповещения» и помогают понять происхождение болезни. Ученые Кливлендской клиники сравнили химические вещества, найденные в крови людей, наблюдающихся у кардиологов. Они обнаружили, что изобилие TMAO в крови могло служить предвестником инфаркта или приступа стенокардии, а также содействовать опасным для жизни засорениям сосудов. Откуда берется ТМАО и что можно сделать, чтобы поддержать его на низком уровне?

Как вы могли догадаться, микрофлора играет решающую роль в производстве ТМАО. Но, учитывая все, что мы знаем о факторах риска развития сердечных заболеваний, диета также очень важна. Красное мясо и жирная пища предоставляют микрофлоре ресурсы, необходимые для синтеза ТМАО, особенно жир фосфатидилхолин, более известный как лецитин, и карнитин, компонент мяса.

Дальнейшие исследования показали, что микрофлора некоторых участников экспериментов не производила большого количества триметиламина (ТМА), предшественника ТМАО [85] Koeth, R. A., et al. “Intestinal Microbiota Metabolism of L–Carnitine, a Nutrient in Red Meat, Promotes Atherosclerosis”. Nat Med 19.5 (2013): 576–585. Print. . У этих людей был низкий уровень циркуляции ТМАО и ниже шансы развития сердечных заболеваний. Привычки питания служили важным фактором, определяющим, сколько ТМАО вырабатывалось после поедания красного мяса. Вегетарианцы и веганы производили намного меньше ТМАО, чем мясоеды. Ученые даже нашли вегана с пятилетним стажем, который согласился съесть стейк ради науки. Этот участник, долго воздерживавшийся от мяса, обнаружил очень низкий уровень ТМАО после ужина со стейком, то есть его бактерии были почти не способны производить ТМА. Исследователи не смогли убедить вегана продолжить есть мясо (или не стали этого делать), но провели эксперименты с мышами, чтобы выяснить, может ли регулярное употребление мяса изменить микрофлору таким образом, чтобы она производила большое количество ТМА. Мышей, чья микрофлора вырабатывала мало ТМА, посадили на диету, содержащую карнитин, и количество ТМА существенно выросло. Повышение уровня ТМА сопровождалось изменением состава микрофлоры: в ней появилось больше видов, производящих ТМА.

Это исследование помогло установить, как злоупотребление красным мясом может привести к сердечным заболеваниям. Производя ТМА из карнитина, микрофлора серьезно влияет на здоровье своего «хозяина». Это исследование подкрепляет данные о том, насколько глубокое воздействие диета оказывает на два аспекта микрофлоры: виды бактерий в составе сообщества и производимые ими химические реакции. Например, два человека едят стейк: один из них в основном питается растительной пищей, а другой часто употребляет мясо. Вы можете подумать, что, раз они едят одно и то же блюдо, химические реакции в их кишечниках будут идентичны. Но микрофлора, которая редко сталкивается с мясом, скорее будет похожа на микрофлору того самого вегана из исследования Кливлендской клиники и произведет совсем немного ТМА. У всеядного человека употребление стейка, скорее всего, приведет к выработке большого количества ТМА. Одно и то же блюдо — и разные химические последствия. Если же человек откажется от растительной диеты и решит есть больше мяса, его микрофлора отреагирует. Через два месяца организм вегана может утратить свое преимущество, выработка ТМА возрастет.