Эмеран Майер - Второй мозг: Как микробы в кишечнике управляют нашим настроением, решениями и здоровьем

Эндокринные клетки ЖКТ, передающие сигналы нервной системе, играют важнейшую роль в поддержании здоровья и благополучия организма. Если бы мы могли объединить все гормон-содержащие клетки ЖКТ, получился бы самый большой эндокринный орган в организме человека. Эндокринные клетки в стенках пищеварительного тракта — от желудка до конца толстой кишки — могут распознавать широкий спектр химических веществ, содержащихся в еде, и тех веществ, которые создает микробиота. Например, когда желудок пустой, специализированные клетки его стенок производят грелин, который разносится кровью или передает через блуждающий нерв сигналы в головной мозг, где эти сигналы формируют чувство голода. Но, когда человек сыт и тонкая кишка занята перевариванием пищи, расположенные в ней клетки вырабатывают гормоны сытости, которые сообщают головному мозгу, что есть больше не надо, пора прекратить поступление еды.

В дополнение к каналу взаимодействия между головным мозгом и ЖКТ с привлечением эндокринных клеток действует еще одна система нашего организма. Ее образуют иммунная система пищеварительного тракта и производимые ее клетками молекулы воспаления, так называемые цитокины. Иммунные клетки, обитающие в ЖКТ, преимущественно сгруппированы в тонкой кишке. Они известны как пейеровы бляшки; кроме того, иммунные клетки имеются в аппендиксе и в стенках тонкой и толстой кишки. Иммунные клетки ЖКТ отделены тончайшим слоем клеток от пространства внутри кишечника, а некоторые из них, так называемые дендритные клетки, даже проходят через оболочку кишечника и могут взаимодействовать с кишечными микроорганизмами и потенциальными патогенами. Самое важное, что цитокины, высвобождаемые из этих клеток, могут проникнуть сквозь слизистую оболочку кишечника, попасть в большой круг кровообращения и с кровотоком достичь головного мозга. В альтернативном варианте сигнальные молекулы, высвобождаемые гормон-содержащими клетками пищеварительного тракта, посылают сигналы в головной мозг по блуждающему нерву.

Такое количество механизмов, участвующих в информировании нервной системы о свойствах съеденной еды, свидетельствует: наш желудочно-кишечный тракт спроектирован для выполнения куда большей работы, чем простое усвоение питательных веществ. Сложные сенсорные системы ЖКТ выступают в качестве «службы безопасности» организма, собирая информацию из всех областей ЖКТ, в том числе из пищевода, желудка и кишечника, игнорируя массу получаемых сигналов, но поднимая тревогу, когда что-то выглядит подозрительно или какой-то процесс происходит неправильно. Пищеварительный тракт — один из самых сложных сенсорных органов человека.

Всякий раз, когда мы что-то едим или пьем, пищеварительная система сбора данных передает массу важной информации маленькому мозгу в кишечнике (энтеральной нервной системе) и головному мозгу. Оба мозга заинтересованы в получении этой информации, но их интересуют разные ее составляющие.

Маленькому мозгу информация нужна, чтобы генерировать оптимальные пищеварительные реакции и при необходимости вывести из организма токсины, удалив содержимое пищеварительного тракта через оба его конца — в виде рвоты или диареи (поноса). В обрабатываемых им отчетах сообщается об объеме и составе пищи, попадающей в ЖКТ (в том числе информация о химических веществах, удельных долях жира, белка и углеводов, о концентрации, консистенции и размерах частиц). Эти сообщения также содержат результаты анализа, выявляющего признаки враждебных вторжений в ЖКТ бактерий, вирусов или других токсинов из зараженной пищи. Если маленький мозг получит информацию о высоком содержании жира в попавшем в желудок десерте, он замедлит скорость опорожнения желудка и перемещения содержимого по кишечному тракту. Если поступит информация о низкой калорийности пищи, маленький мозг ускорит освобождение желудка, чтобы поглотить достаточное количество калорий. А получив информацию о потенциально опасных нарушителях, маленький мозг стимулирует секрецию воды и меняет характер перистальтики, освобождая желудок и ускоряя перемещение содержимого по всей длине тонкой и толстой кишки, чтобы быстрее удалить из организма провоцирующее вещество.

Головной мозг больше озабочен общим состоянием здоровья и благополучия организма. Он контролирует сигналы, поступающие из ЖКТ, и объединяет их с сигналами из других частей организма и с информацией о среде, в которой обитает человек. Головной мозг отслеживает все, что происходит в энтеральной нервной системе, а кроме этого, его очень интересуют реакции ЖКТ, ведь состояние пищеварительного тракта отражает наше эмоциональное состояние. Например, когда мы сердимся, в желудке и толстой кишке происходят болезненные сокращения, а когда находимся в состоянии депрессии, активность желудочно-кишечного тракта будет нулевой. Образно говоря, головной мозг внимательно следит и за театром, и за пьесой, которая разыгрывается на сцене ЖКТ. Головной мозг почти наверняка также получает информацию, создаваемую триллионами микроорганизмов, обитающих в пищеварительной системе. Вопрос о сигналах, поступающих из ЖКТ в головной мозг, привлек внимание исследователей всего несколько лет назад. Хотя мозг ведет постоянный мониторинг всей сенсорной информации, поступающей из ЖКТ, свои повседневные обязанности он делегирует другим органам, в данном случае — энтеральной нервной системе. Непосредственно в процесс головной мозг вмешивается, только когда требуется совершить какое-то действие или когда ситуация несет серьезную угрозу и необходима ответная реакция головного мозга.

Неважно, бодрствует человек или спит — на протяжении всего дня пищеварительный тракт с помощью различных сенсорных механизмов каждую миллисекунду сообщает головному мозгу обо всем, что происходит внутри организма. Однако ЖКТ — не единственная часть организма, обеспечивающая постоянной обратной связью центральную нервную систему. Головной мозг постоянно получает сенсорную информацию от каждой клетки и каждого органа. Легкие и диафрагма передают механические сигналы в головной мозг каждый раз при вдохе и выдохе, сердце производит механические сигналы с каждым ударом, стенки артерий посылают сигналы о давлении крови, а мышцы передают информацию об уровне их тонуса.

Ученые называют эти текущие отчеты о состоянии организма интероцептивной информацией — информацией, которую головной мозг затем использует для поддержания баланса систем организма и их бесперебойного функционирования. Хотя интероцептивная информация поступает от каждой клетки организма, сообщения, направляемые в головной мозг пищеварительным трактом и его сенсорными системами, уникальны по огромному числу, разнообразию и сложности. Чтобы это понять, начните хотя бы с того факта, что сенсорная сеть ЖКТ распространена по всей поверхности его оболочки, а она в 200 раз больше поверхности кожи и сопоставима с площадью баскетбольной площадки. Теперь представьте баскетбольную площадку с миллионами крошечных механических датчиков, которые собирают информацию о движениях игроков, их весе, ускорениях и торможениях, о каждом прыжке и последующих приземлениях в ходе игры. А поскольку сигналы пищеварительного тракта также включают данные о химических, пищевых и других параметрах, наша метафора в первом приближении дает представление об огромном объеме информации, закодированной во внутренних ощущениях.