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

Когда мы видим скопления сенсорных рецепторов и обширную область, которую они занимают в слизистой оболочке стенки ЖКТ, становится очевидно, что пищеварительный тракт ежесекундно передает огромные объемы информации в головной мозг. Сам он получает эту информацию и в результате сложных процессов, связанных с пищеварением, и напрямую от 100 трлн обитающих в нем и любящих поболтать друг с другом микроорганизмов. В том, что касается сбора, хранения, анализа и реагирования на огромный объем информации, ось головной мозг — ЖКТ похожа на настоящий суперкомпьютер. Такое сравнение серьезно отличается от наших прежних представлений о пищеварительной системе: в прошлом ее считали чем-то вроде медленно работающего парового двигателя.

Это часть нового, современного понимания механизма работы ЖКТ. Повышенное внимание к макро- и микроэлементам, нюансам обмена веществ и килокалориям сменяется интересом к тому, что ЖКТ с собственной нервной системой и сообществом населяющих его микроорганизмов по сути является удивительным механизмом обработки информации. Он серьезно превосходит головной мозг по числу клеток, участвующих в этом процессе, а по некоторым своим возможностям способен соперничать с «большим собратом». Через продукты питания эта система плотно связывает нас с окружающей средой, собирая жизненно важную информацию о том, как выращивается пища, что мы вносим в почву и какие химические вещества были добавлены в еду, прежде чем она попала на полки супермаркета. В следующей главе мы узнаем, какую роль в связи между тем, что мы едим, и тем, как себя чувствуем, играет кишечная микробиота.

В 1970–1980-е гг. важнейшие исследования коммуникаций между головным мозгом и желудочно-кишечным трактом проводились в Лос-Анджелесе в Центре исследований язвенных болезней и подготовки специалистов ( CURE, Center for Ulcer Research and Education, сейчас входит в состав Министерства по делам ветеранов США). Этот Центр, основанный выдающимся физиологом Мортоном Гроссманом, был Меккой для исследователей и лечащих врачей со всего мира, которые хотели на фундаментальном уровне изучать проблему язвы желудка (серьезную врачебную проблему в то время) и основные механизмы, участвующие в работе пищеварительной системы. Об этом Центре и сделанных в нем научных открытиях, о его харизматичном основателе и об ученике Гроссмана по имени Джон Уолш написаны книги, а рассказы об их работах можно услышать и сегодня.

Когда я приехал в Лос-Анджелес в начале 1980-х гг. и начал работать в Центре, я хотел изучать биологию процессов коммуникации в пищеварительном тракте. В учебной программе медицинского факультета Университета Людвига и Максимилиана в Мюнхене, где я учился, тема взаимодействия головного мозга и ЖКТ почти не затрагивалась. Я только что закончил стажировку по внутренним болезням в Университете Британской Колумбии в Ванкувере и не мог дождаться начала обучения в ординатуре, чтобы продолжить углубленно заниматься интересующей меня темой. Я полагал, что на эти исследования и ординатуру у меня уйдет два года.

В то время Джон Уолш был блестящим молодым исследователем, который уже принял много дальновидных решений и сделал немало открытий, руководствуясь своими внутренними ощущениями, что я понял гораздо позже. Он уже тогда заинтересовался группой таинственных сигнальных молекул — «кишечных гормонов» или «кишечных пептидов», которые были выделены из кожи экзотических лягушек, а затем из ЖКТ и головного мозга млекопитающих. В то время биологи полагали, что эти сигнальные молекулы работают как простые химические переключатели, которые запускают или останавливают выработку желудком соляной кислоты, или секрецию поджелудочной железой пищеварительных гормонов, или сокращения желчного пузыря. Однако в течение следующих нескольких лет, которые я провел в этой колыбели новейших исследований пищеварительного тракта и головного мозга, я видел, как менялось понимание функции сигнальных молекул — от простых двухпозиционных переключателей до основы сложного универсального биологического языка, которым пользуются триллионы микроорганизмов для общения с пищеварительной системой и головным мозгом человека.

Группа итальянских биологов под руководством Витторио Эрспамера обнаружила первые гастроинтестинальные (кишечные) пептиды в коже экзотических лягушек. В тот момент казалось, что роль этих веществ заключалась в отпугивании хищников. Когда неопытная молодая птица проглатывает лягушку, эти молекулы выбрасываются в ее желудочно-кишечный тракт, вызывая такую острую реакцию, что это побуждает птицу отрыгивать лягушку. Неприятный опыт учит птицу не трогать этот вид лягушек в будущем. А так как лягушка вырабатывает пептид, на который реагирует желудок птицы, то получается, что лягушки и птицы имеют общую систему химической связи, что и показали результаты исследований.

Вскоре после того, как итальянцы сообщили о своих находках, Виктор Матт с коллегами из Каролинского института в Швеции начал поиски гастроинтестинальных пептидов в тканях млекопитающих. В конце концов они научились выделять эти молекулы в промышленном масштабе из специально подготовленных свиных кишок и снабдили ими интересующихся этой темой исследователей во всем мире. Драгоценные экстракты были отправлены и в лабораторию Уолша. Мы отнеслись к ним с благоговением, зная, сколько труда и времени потребовалось для их выделения. Позже мы стали сами ездить по утрам на бойню в Лос-Анджелесе и возвращались оттуда с контейнерами свиных кишок, из которых выделяли гастроинтестинальные пептиды. Мы вводили одно из этих веществ — гастрин — и наблюдали, как желудок животного усиливал секрецию соляной кислоты. Инъекция другого пептида — секретина — приводила к секреции пищеварительных соков поджелудочной железой, а инъекция соматостатина, как правило, обе эти функции выключала. Гастроинтестинальные пептиды также называют гастроинтестинальными гормонами, так как, попав в кровь, они могут достигать отдаленных целей в организме, как вырабатываемые щитовидной железой или яичниками гормоны, отправляющие свои сообщения на дальние в масштабах тела расстояния.

Ученым не потребовалось много времени, чтобы обнаружить, что гастроинтестинальные пептиды присутствуют не только в гормон-содержащих клетках пищеварительного тракта, но и в нервных клетках энтеральной нервной системы, которая использует их для тонкой настройки перистальтики, поглощения жидкости и секреции. Далее нейробиологи обнаружили идентичные вещества в головном мозге. Там пептиды играли роль химических переключателей, которые могут включать и выключать различные модели поведения и моторные программы, участвующие в формировании чувства голода, гнева, страха и тревоги.