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

Через две недели после курса антибиотиков поведение мышей и их кишечная микробиота вернулись к нормальному состоянию, из чего можно предположить, что наблюдаемые изменения в эмоциональном поведении животных и вызванные антибиотиками изменения микробиоты кишечника связаны между собой. Но каким образом головной мозг получал информацию об изменениях в кишечнике, вызванных антибиотиками? Очевидным кандидатом на роль механизма передачи сигналов от кишечных микроорганизмов к головному мозгу был блуждающий нерв — основной канал коммуникаций между ЖКТ и головным мозгом. И действительно, мыши, у которых блуждающий нерв был перерезан, после подавления микробиоты антибиотиком больше не проявили снижения тревожности. Эти наблюдения наводят на мысль, что кишечная микробиота здоровых мышей стабильно поставляет вещества, которые способны подавить тревогу, и головной мозг оповещается об этом через блуждающий нерв.

Какие вещества, производимые кишечной микробиотой, могли приводить к такому анксиолитическому эффекту? Предыдущие исследования показали, что некоторые микроорганизмы способны производить нейромедиаторную гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК). Это одна из наиболее распространенных сигнальных молекул в нервной системе, контролирующая отделы головного мозга, отвечающие за эмоции, и лимбическую систему. Многие успокоительные препараты — валиум, ксанакс и клонопин — нацелены на ту же систему сигнализации, имитируя действие ГАМК.

Ранние свидетельства о связи между кишечными микроорганизмами, ГАМК и функциями головного мозга были получены около 30 лет назад у пациентов с прогрессирующим циррозом печени. Со временем психическое состояние таких пациентов ухудшается, а уровень алертности (состояния постоянной внутренней готовности) возрастает. Когда же они получают препарат, который блокирует действие сигнальной системы ГАМК, их когнитивные функции быстро улучшаются, а уровень энергии возрастает. Удивительно, но при получении антибиотиков широкого спектра действия функции головного мозга также улучшались. В то время исследователи еще не могли четко объяснить, как цирроз печени может привести к увеличению активности ГАМК в головном мозге. Сегодня мы знаем, что увеличенный объем ГАМК, производимой в пищеварительном тракте измененной микробиотой, отыскивает путь к специфическим ГАМК-рецепторам в головном мозге, где и подавляет когнитивные процессы и эмоциональные системы головного мозга. Как в экспериментах с мышами Берчика, антибиотики широкого спектра действия уменьшают популяцию бактерий, продуцирующих ГАМК, что приводит к снижению ее уровня в головном мозге и улучшению его работы.

Эти эксперименты четко зафиксировали тот факт, что микроорганизмы, обитающие в нашем пищеварительном тракте, могут производить успокоительные молекулы, а те при определенных обстоятельствах могут влиять на головной мозг. Однако у подавляющего большинства пациентов, получающих антибиотики, не наблюдается никаких побочных эмоциональных эффектов. Возникает вопрос: не могли бы мы воспользоваться этими знаниями для лечения тревожных расстройств с помощью микроорганизмов, продуцирующих ГАМК в виде пробиотиков? Мы знаем, что некоторые штаммы лактобацилл (лактобактерий) и бифидобактерий, двух из наиболее изученных семейств полезных кишечных бактерий, имеют механизмы синтеза, способные производить ГАМК. Так как различные штаммы бактерий этих двух родов являются активными ингредиентами большинства коммерчески доступных пробиотиков и поскольку обе группы также обычно имеются в изобилии в ферментированных пищевых продуктах, то, возможно, диета, обогащенная этими микроорганизмами, сделает нас менее напряженными? Вероятно, такое простое решение, как потребление ферментированных продуктов и пробиотиков, поможет людям, склонным к тревогам, понизить уровень тревожности? Немногочисленные исследования, проведенные на мышах, позволяют выдвинуть предположение, что это на самом деле может подействовать. Так, ученые наблюдали снижение тревожности в поведении здоровых взрослых мышей, когда они кормили их пробиотиками Lactobacillus rhamnosus. В другом исследовании было установлено, что другой вид пробиотиков Lactobacillus longum заметно снижает уровень тревожности у мышей, больных колитом и хроническим воспалением толстой кишки. Имеется ряд клинических свидетельств, что такие «психобиотические» эффекты могут быть достигнуты и у людей.

Единственный надежный способ оценить возможное влияние пробиотиков на мозг человека — провести контролируемое клиническое испытание на людях. В таком испытании волонтеры случайным образом распределяются по двум группам: в одной участники принимают активное вещество (например, пробиотик), в другой, контрольной, принимают плацебо — вещество, которое не отличается от лекарства по внешнему виду, вкусу или запаху, но не производит никаких известных внутренних действий. Для повышения надежности проверки ни участники, ни ученые до конца эксперимента не могут знать, в какой группе оказался тот или иной участник. Именно такое слепое рандомизированное и контролируемое исследование является в медицине золотым стандартом для оценки эффективности всех видов лечения.

В 2013 г. Кирстен Тиллич использовала такой подход в нашем научно-исследовательском центре, случайным образом распределив 36 участниц эксперимента по трем группам. В течение четырех недель участники группы активного лечения дважды в день ели йогурт, обогащенный штаммом пробиотической бактерии Bifidobacterium lactis, а также тремя другими видами бактерий ( Streptococcus thermophiles, Lactobacillus bulgaricus и Lactococcus lactis), которые обычно используются для превращения молока в йогурт. Участники второй группы получали неферментированный молочный продукт, в котором не было ни одного пробиотика, но по вкусу, консистенции и внешнему виду он был неотличим от йогурта, обогащенного пробиотиками. Участники третьей группы не ели никаких молочных продуктов.

В начале и в конце четырехнедельного исследования мы опросили каждую женщину об общем самочувствии, настроении, уровне тревожности и функционировании кишечника. Затем Кирстен Тиллич провела МРТ-сканирование головного мозга каждой испытуемой и проверила их способности оценивать эмоции других людей по выражению лица.

Задание заключалось в том, чтобы, посмотрев на лица трех разных людей, которые выглядели рассерженными, напуганными или грустными, быстро определить, какие два из трех лиц передают одинаковые эмоции. Люди во всем мире, независимо от расы, страны или языка, очень верно и быстро — за доли секунды — делают такие оценки, из чего можно предположить, что это очень простой врожденный рефлекторный эмоциональный отклик, который, вероятно, связан с рефлекторным эмоциональным поведением животных. При выполнении такого задания не задействуются сложные нервные цепи в мозге, необходимые для формирования чувства, и потому тестируемые не испытывают ни грусти, ни злости.