Наблюдение за множеством бактерий, грибков и других микроорганизмов, живущих в нашем кишечнике, может помочь нам лучше думать и даже предложить новые способы лечения психических заболеваний.
Ваш кишечник — шумная и процветающая колония пришельцев. Они исчисляются триллионами и включают в себя тысячи различных видов. Многие из этих микроорганизмов, в том числе бактерии, археи и эукариоты, появились здесь задолго до человека, эволюционировали вместе с нами и сейчас во много раз превосходят по численности наши собственные клетки. Действительно, как весьма поразительно выразился Джон Крайан, профессор анатомии и неврологии в Университетском колледже Корка, в своем выступлении на TEDx : «Когда вы идете в ванную и избавляетесь от некоторых из этих микробов, просто подумайте: вы становитесь более человечным».
В совокупности эти микробные легионы известны как «микробиота», и они играют хорошо зарекомендовавшую себя роль в поддержании нашего физического здоровья, от пищеварения и обмена веществ до иммунитета. Они также производят жизненно важные соединения, которые человеческий организм не может производить самостоятельно.
Но что, если бы у них также была горячая линия для нашего разума? В нашей новой книге «Ясно ли вы мыслите?» 29 причин, по которым вы не являетесь, и что с этим делать, мы исследуем десятки внутренних и внешних факторов, которые влияют на то, как мы думаем, и манипулируют ими, от генетики, личности и предубеждений до технологий, рекламы и языка. И оказывается, что микробы, которые называют наши тела своим домом, могут иметь удивительный контроль над нашим мозгом.
За последние несколько десятилетий исследователи начали обнаруживать любопытные, убедительные — а иногда и противоречивые — доказательства того, что кишечная микробиота не только помогает поддерживать наш мозг в отличном рабочем состоянии, помогая высвобождать питательные вещества для него из нашей пищи. , но также может помочь сформировать наши мысли и поведение. Их результаты могут даже потенциально улучшить наше понимание и привести к новым методам лечения целого ряда психических заболеваний, от депрессии и тревоги до шизофрении.
Картина еще очень далека от завершения, но после пандемии Covid-19, которая оказала пагубное влияние на психическое здоровье людей во многих частях мира, решение этой головоломки может быть важнее, чем когда-либо.
Одна из ключевых историй о происхождении области исследований произошла в дикой местности Северной Америки, и, имейте в виду, это вызывает бурление в животе. Это был 1822 год, и молодой торговец по имени Алексис Сент-Мартин слонялся возле торгового поста на том, что сейчас называется островом Макино, в том, что сейчас называется Мичиган, когда рядом с ним случайно выстрелил мушкет, выстрелив ему в бок из менее чем на расстоянии ярда (91 см). Его травмы были настолько серьезными, что часть его легких, часть желудка и большая часть его завтрака в тот день вывалились через рану на левом боку. Смерть казалась неизбежной, но армейский хирург по имени Уильям Бомонт прискакал на помощь и спас жизнь святого Мартина, хотя на это ушла большая часть года и несколько операций.
Однако то, что Бомонт не смог исправить, так это дыру в желудке своего пациента. Этот стойкий свищ останется мрачным и длительным наследием аварии, но Бомонт был не из тех, кто упустит хорошую возможность, какой бы неприятной она ни была. Понимая, что отверстие представляет собой уникальное окно в кишечник человека, он потратил годы на изучение тонкостей пищеварения святого Мартина. Вопрос о том, насколько добровольно был добровольцем Сент-Мартин, открыт для обсуждения, поскольку Бомонт нанял его в качестве слуги во время проведения исследований о нем - мрачная договоренность почти наверняка не будет считаться этичной сегодня. Однако среди находок, которые Бомонт обнаружил во время своих исследований кишок святого Мартина, было то, как на них влияли эмоции его владельца, такие как гнев.
Благодаря этому открытию Бомонт, которого впоследствии прославили как « отца физиологии желудка », пришел к идее об «оси кишечник-мозг», согласно которой кишечник и мозг не полностью независимы друг от друга. Но вместо этого взаимодействуют, при этом одно влияет на другое и наоборот. И теперь мы знаем, что микроорганизмы в нашем кишечнике делают этот процесс еще более сложным и замечательным.
«Все больше и больше исследований показывают, что микробиом кишечника может влиять на мозг и поведение самых разных животных», — говорит Элейн Сяо, доцент кафедры интегративной биологии и физиологии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA).
То, как именно наша микробиота может влиять на наш разум, является растущей, новаторской и все еще относительно новой областью. Но за последние 20 лет или около того были достигнуты успехи, особенно у животных. И постепенно выстраиваются доводы в пользу того, что эти микроорганизмы являются не только жизненно важной частью нашего физического «я», но также и нашего ментального и эмоционального «я».
«В медицине мы склонны разделять тело на части, — говорит Крайан. «Поэтому, когда мы говорим о проблемах с мозгом, мы склонны думать о шее вверх. Но нам нужно рассматривать вещи эволюционно. Важно помнить, что микробы были здесь до того, как появились люди, поэтому мы эволюционировали вместе с этими «друзьями». с пользой». Никогда не было времени, когда мозг не существовал без сигналов, исходящих от микробов.
«Что, если эти сигналы действительно важны для определения того, как мы себя чувствуем, как себя ведем и как действуем? И можем ли мы терапевтически модулировать эти микробы, чтобы улучшить мышление, поведение и здоровье мозга?»
Сяо является одним из ведущих исследователей в этой области, и ее лаборатория в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе изучала роль, которую эти микроорганизмы могут играть во всем: от развития мозга плода до познания и неврологических состояний, таких как эпилепсия и депрессия. Она также исследовала, как эти микробы могут влиять на наш мозг и мышление.
«Конкретные кишечные микробы могут модулировать иммунную систему таким образом, чтобы воздействовать на мозг, а также производить молекулы, которые передают сигналы непосредственно нейронам для регулирования их активности », — говорит она. «Мы обнаружили, что кишечные микробы могут регулировать раннее развитие нейронов таким образом, что это приводит к долговременным воздействиям на мозговые цепи и поведение. Активность."
Действительно, исследования показывают, что наши микробы могут общаться с нашим мозгом через многочисленные пути, от иммунитета до биохимических веществ. Еще одним кандидатом является блуждающий нерв, который действует как сверхбыстрая «интернет-связь» между нашим мозгом и внутренними органами, включая кишечник. Бактерии Lactobacillus rhamnosus JB1, например, улучшают настроение тревожных и депрессивных мышей. Однако этот полезный эффект исчезает, когда сигналы, идущие по блуждающему нерву, блокируются, что позволяет предположить, что он может использоваться бактериями в качестве пути связи.
Большая часть исследований в этой области проводится на мышах (и других мелких животных). И мыши, конечно, не люди. Но, учитывая ошеломляющую сложность установления причинно-следственной связи между микробными сигналами и изменениями в человеческом мышлении и поведении, исследования на животных дали некоторые интригующие сведения о странных взаимодействиях между бактериями и мозгом. Исследования, например, показывают, что «безмикробные» крысы и мыши (те, у которых нет микробиоты после выращивания в стерильных условиях) более склонны к тревожности и менее общительны, чем крысы с интактной микробиотой. Мыши без микробов и те, которым вводили антибиотики, также оказались более гиперактивными. Склонны к рискованному поведению и менее способны учиться или запоминать. Антибиотики, которые могут уменьшить микробиоту в организме животного, также уменьшают стайное поведение у рыбок данио, в то время как пробиотики усиливают его.
Опять же, человеческий мозг намного сложнее, чем у грызунов или рыб, но они имеют некоторые сходства и могут дать подсказки. Вполне логично, что бактерии, где бы они ни жили, могли бы извлечь выгоду, помогая своим хозяевам быть более общительными и менее тревожными. Например, взаимодействуя с другими людьми, мы помогаем нашим бактериям распространяться. И независимо от того, действительно ли они дергают нас за ниточки, в эволюционных интересах наших микробов сделать окружающую среду как можно более благоприятной для выживания.
Но действительно ли важны коммуникативные микробы, собравшиеся рыбки данио или дружелюбные мыши? Надеюсь, да, говорят исследователи. В конечном счете, лучшее понимание этих процессов может привести нас к новым революционным методам лечения целого ряда психических расстройств.
«Мы придумали термин « психобиотики » для [на основе микробиоты] вмешательств, которые благотворно влияют на человеческий мозг», — говорит Крайан. «И появляется все больше и больше этих психобиотических подходов».
Есть оговорки, конечно. В то время как некоторые штаммы бактерий, по-видимому, оказывают положительное влияние на человеческий разум, многие другие этого не делают, и исследователям еще предстоит окончательно установить, почему и как. Люди также непостижимо сложны, и когда дело доходит до мышления и психического здоровья, в игру вступает бесчисленное множество других факторов, от генетики и личности до окружающей нас среды.
«Нам нужно еще много крупномасштабных исследований на людях, чтобы учесть эти индивидуальные различия», — говорит Крайан. «И, возможно, не все будут реагировать на одну бактерию одинаково, потому что у всех все равно будет немного разная базовая микробиота».
Однако если оставить в стороне отказ от ответственности, дополнительные исследования могут дать новую надежду. «Хорошая новость заключается в том, что вы можете изменить свою микробиоту, в то время как вы мало что можете сделать, чтобы изменить свою генетику — кроме как обвинять своих родителей, бабушек и дедушек», — добавляет Крайан. «Тот факт, что вы можете изменить свою микробиоту, потенциально дает вам возможность влиять на результаты своего здоровья». Действительно, про-и пребиотические добавки, простые диетические изменения, такие как употребление большего количества ферментированных продуктов и клетчатки, и даже, возможно, медитация, могут помочь изменить нашу микробиоту таким образом, чтобы это принесло пользу нашему разуму.
Филип Бернет, доцент кафедры психиатрии Оксфордского университета, отмечает, что многие состояния психического здоровья связаны с изменениями в микробиоте. Часто этот дисбаланс или «дисбактериоз» характеризуется уменьшением количества определенных бактерий, особенно тех, которые производят жирные кислоты с короткой цепью (например, бутират, который, как считается, улучшает работу мозга), когда они расщепляют клетчатку в кишечнике.
Действительно, исследование 2019 года, проведенное Мирейей Валлес-Коломер, в то время микробиологом из Левенского университета KU в Левене в Бельгии, и ее коллегами обнаружило корреляцию между количеством этих бактерий, производящих бутират, и самочувствием. В частности, исследователи отметили в исследовании, что: « Вырабатывающие бутират бактерии Faecalibacterium и Coprococcus постоянно ассоциировались с более высокими показателями качества жизни. Вместе с Dialister виды Coprococcus также истощались при депрессии, даже после поправки на смешанные эффекты антидепрессантов. ."
Большая часть исследований в этой области проводится на мышах (и других мелких животных). И мыши, конечно, не люди. Но, учитывая ошеломляющую сложность установления причинно-следственной связи между микробными сигналами и изменениями в человеческом мышлении и поведении, исследования на животных дали некоторые интригующие сведения о странных взаимодействиях между бактериями и мозгом. Исследования, например, показывают, что «безмикробные» крысы и мыши (те, у которых нет микробиоты после выращивания в стерильных условиях) более склонны к тревожности и менее общительны, чем крысы с интактной микробиотой. Мыши без микробов и те, которым вводили антибиотики, также оказались более гиперактивными. Склонны к рискованному поведению и менее способны учиться или запоминать. Антибиотики, которые могут уменьшить микробиоту в организме животного, также уменьшают стайное поведение у рыбок данио, в то время как пробиотики усиливают его.
Опять же, человеческий мозг намного сложнее, чем у грызунов или рыб, но они имеют некоторые сходства и могут дать подсказки. Вполне логично, что бактерии, где бы они ни жили, могли бы извлечь выгоду, помогая своим хозяевам быть более общительными и менее тревожными. Например, взаимодействуя с другими людьми, мы помогаем нашим бактериям распространяться. И независимо от того, действительно ли они дергают нас за ниточки, в эволюционных интересах наших микробов сделать окружающую среду как можно более благоприятной для выживания.
Но действительно ли важны коммуникативные микробы, собравшиеся рыбки данио или дружелюбные мыши? Надеюсь, да, говорят исследователи. В конечном счете, лучшее понимание этих процессов может привести нас к новым революционным методам лечения целого ряда психических расстройств.
Психобиотики могут однажды использоваться для выращивания популяций «хороших» бактерий и лечения различных психических заболеваний.
«Мы придумали термин « психобиотики » для [на основе микробиоты] вмешательств, которые благотворно влияют на человеческий мозг», — говорит Крайан. «И появляется все больше и больше этих психобиотических подходов».
Есть оговорки, конечно. В то время как некоторые штаммы бактерий, по-видимому, оказывают положительное влияние на человеческий разум, многие другие этого не делают, и исследователям еще предстоит окончательно установить, почему и как. Люди также непостижимо сложны, и когда дело доходит до мышления и психического здоровья, в игру вступает бесчисленное множество других факторов, от генетики и личности до окружающей нас среды.
«Нам нужно еще много крупномасштабных исследований на людях, чтобы учесть эти индивидуальные различия», — говорит Крайан. «И, возможно, не все будут реагировать на одну бактерию одинаково, потому что у всех все равно будет немного разная базовая микробиота».
Однако если оставить в стороне отказ от ответственности, дополнительные исследования могут дать новую надежду. «Хорошая новость заключается в том, что вы можете изменить свою микробиоту, в то время как вы мало что можете сделать, чтобы изменить свою генетику — кроме как обвинять своих родителей, бабушек и дедушек», — добавляет Крайан. «Тот факт, что вы можете изменить свою микробиоту, потенциально дает вам возможность влиять на результаты своего здоровья». Действительно, про-и пребиотические добавки, простые диетические изменения, такие как употребление большего количества ферментированных продуктов и клетчатки, и даже, возможно, медитация, могут помочь изменить нашу микробиоту таким образом, чтобы это принесло пользу нашему разуму.
Филип Бернет, доцент кафедры психиатрии Оксфордского университета, отмечает, что многие состояния психического здоровья связаны с изменениями в микробиоте. Часто этот дисбаланс или «дисбактериоз» характеризуется уменьшением количества определенных бактерий, особенно тех, которые производят жирные кислоты с короткой цепью (например, бутират, который, как считается, улучшает работу мозга), когда они расщепляют клетчатку в кишечнике.
Действительно, исследование 2019 года, проведенное Мирейей Валлес-Коломер, в то время микробиологом из Левенского университета KU в Левене в Бельгии, и ее коллегами обнаружило корреляцию между количеством этих бактерий, производящих бутират, и самочувствием. В частности, исследователи отметили в исследовании, что: « Вырабатывающие бутират бактерии Faecalibacterium и Coprococcus постоянно ассоциировались с более высокими показателями качества жизни. Вместе с Dialister виды Coprococcus также истощались при депрессии, даже после поправки на смешанные эффекты антидепрессантов. ."
Однако, чтобы понять это должным образом, еще очень далеко. Это увлекательная, но очень сложная область, и исследования требуют финансирования. Награды, однако, могут быть значительными. «До сих пор изучено лишь несколько конкретных микробов», — говорит Сяо. «Не обязательно потому, что они наиболее значимы, а потому, что мы, ученые, должны сделать гораздо больше, чтобы действительно понять огромное разнообразие микробов в кишечнике и то, как они функционируют индивидуально и как сообщества.
«Я очень рад возможности раскрыть новое механистическое понимание того, как мы и наши микробные симбионты можем работать вместе для укрепления здоровья и предотвращения болезней».
А пока, возможно, нам всем следует уделить немного больше внимания нашей микробиоте. Средиземноморская диета с высоким содержанием клетчатки, особенно из овощей, вероятно, является хорошим началом. Также могут быть полезны ферментированные продукты, такие как кимчи и кефир (кисломолочный напиток). Например, в небольшом исследовании с 45 участниками Крайан и его коллеги показали, что те, кто соблюдал диету, содержащую много клетчатки, пребиотиков и ферментированных продуктов (таких как лук, йогурт, кефир и квашеная капуста), сообщали о меньшем стрессе. Чем контрольная группа, которая находилась на другой диете.
«Что мне нравится в ферментированных продуктах, так это то, что они демократизируют науку», — говорит Крайан. «Они на самом деле не стоят дорого, и вам не нужно покупать их в каком-то модном магазине. Вы можете сделать это сами. В этой области мы хотим предоставить решения для психического здоровья людям из всех социально-экономических слоев».
Отношения, которые у нас есть с нашей микробиотой, «немного похожи на федерацию», добавляет Крайан. «Эти микробы — наши попутчики». Нам не мешало бы помнить об этом — ради нашего физического и, вполне возможно, психического здоровья.
