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

Пока мы в основном говорили о том, как опыт первых лет жизни программирует работу цепей головного мозга. Нет сомнений, что нарушение стабильной благоприятной окружающей среды в течение первых двух десятилетий жизни может повлиять на развитие мозга и моделей поведения у неустойчивых к стрессу людей. Эти нарушения развития можно считать ранним программированием нервной системы, отражающим первые негативные взаимодействия с окружающим миром. Вообще говоря, гиперреактивность стрессорного ответа может быть преимуществом, если человек рождается в среде, полной опасностей, но какой смысл всю жизнь страдать из-за симптомов СРК, появившихся как непредусмотренный эволюцией побочный эффект? И как скажется такое программирование оси головной мозг — ЖКТ на нашем взаимодействии с триллионами кишечных микроорганизмов?

Мы уже далеко продвинулись в понимании связи между невзгодами раннего периода жизни, нарушениями взаимодействия головного мозга и ЖКТ и роли кишечной микробиоты в этом взаимодействии. Становится ясно, что стресс, пережитый в начале жизни, воздействует не только на головной мозг и пищеварительный тракт, но и на кишечную микробиоту.

Исследования показали, что, когда подростки макаки-резуса в первый раз уходят от своих матерей, это вызывает у них беспокойство и диарею (что нередко случается и с подростками, уезжающими из дома в колледж). Диарея развивается потому, что стресс заставляет кишечник сильнее сокращаться и быстрее продвигать съеденную пищу по всей его длине. К тому же стресс повышает секрецию различных пищеварительных соков в кишечнике. Эти вызванные стрессом изменения в работе пищеварительного тракта приводят к драматическим последствиям для микроорганизмов ЖКТ. Количество фекальных бактерий значительно снижается, в наибольшей степени это касается лактобацилл — одного из видов защитных бактерий. Такие патогенные микроорганизмы, как шигелла, или кишечная палочка ( E. coli), осмелев в изменившихся условиях, открывают дверь для проникновения кишечных инфекций. Повышению активности и стойкости этих оккупантов также способствует гормон стресса норэпинефрин (норадреналин). Впрочем, эти последствия стресса оказывались временными: к концу первой недели молодые обезьяны адаптировались к новообретенной независимости, и уровень лактобацилл кишечника вернулся к нормальному. Насколько значимо такое влияние на микробиоту кишечника, если оно длится недолго? Повлияли ли на головной мозг эти временные изменения микробиоты?

Недавнее исследование, проведенное группой Пржемысла Берчика в канадском Университете Макмастера, подтвердило наши ранние результаты изучения той же модели на животных: недостаток материнской заботы увеличивает реактивность кишечника на стресс, что сопровождается изменениями в нервных цепях мозга, связанных со стрессом. Однако не следует забывать, что животные, не получавшие в достаточной мере материнской заботы, демонстрировали и другие изменения: например, поведение, которое можно назвать тревожным и депрессивным. группа Берчика впервые выявила важную роль кишечной микробиоты в развитии таких поведенческих изменений. Эти «психологические» последствия плохого материнского поведения зависели от изменений в кишечной микробиоте и ее метаболитах, в то время как изменения реактивности ЖКТ были связаны с повышенной реакцией животных на стресс. Если эти удивительные результаты удастся подтвердить в исследованиях на людях, это будет иметь серьезные последствия не только для лучшего понимания роли кишечной микробиоты в вызываемых стрессом психических расстройствах, но и для лечения расстройств ЖКТ у Дженнифер и других больных, переживших тяжелый опыт в начале жизни. Целенаправленное воздействие на микробиоту при помощи диетических рекомендаций, пребиотиков и пробиотиков может повернуть вспять некоторые последствия влияния измененной микробиоты на головной мозг и стать важным методом лечения.

Давно известно, что высокий уровень стресса в период вынашивания плода может поставить под угрозу будущее здоровье ребенка. Дети, рожденные от матерей, которые испытывали высокий уровень стресса, развиваются медленнее, меньше весят при рождении и более восприимчивы к инфекциям. Однако до недавнего времени мы мало что знали о потенциально пагубных последствиях материнского стресса для развития головного мозга и формирования моделей поведения потомства.

Отдельные экспериментальные данные возлагают вину за эти эффекты стрессорного воздействия на микроорганизмы. Во-первых, эксперименты на обезьянах показали, что стресс, испытываемый матерью, изменяет микробиоту кишечника потомства. Нейробиолог Крис Коу из Университета Висконсин в Мэдисоне подвергал беременных самок макак-резусов воздействию беспокоивших шумов, включая и выключая их каждые десять минут на протяжении шести дней. Это вызывало у обезьян примерно такой же стресс, который испытывает из-за городского шума беременная женщина за несколько дней до родов. Удивительно, но в микробиоте новорожденных обезьян, чьи матери подвергались стрессу, было гораздо меньше «хороших» кишечных бактерий (лактобацилл и бифидобактерий), чем у обезьян, чьи матери до родов жили в спокойной обстановке.

Но как материнский стресс может изменить микробиоту новорожденного, в пищеварительном тракте которого в начале жизни практически нет микроорганизмов? Теперь мы знаем, что стресс может изменить микробиоту влагалища матери, что, в свою очередь, серьезно влияет на микробиоту пищеварительного тракта новорожденного. Невролог Трейси Бейл из Университета Пенсильвании и участники ее группы создавали стрессовые условия для беременных мышей, помещая их в различные некомфортные условия, в том числе подвергая длительному воздействию запаха лисы. Бейл и ее коллеги показали, что такое воздействие на матерей привело к серьезным последствиям для детенышей мужского пола: у них изменились цепи головного мозга, отвечающие за эмоции и стрессорный ответ.

Но исследователи из Университета Пенсильвании не только доказали факт опосредованного влияния стресса на кишечную микробиоту животных, они также обнаружили значительные изменения вагинального микробиомаих матерей, в частности снижение количества лактобактерий. Давно известно, что сокращение массы вагинальных лактобацилл под влиянием стресса может изменить кислотность среды влагалища и предрасположить женщин к вагинальным инфекциям. Но почему стрессорные воздействия на вагинальный микробиом матери оказались столь важными для развития головного мозга детеныша и его поведения?