Как кишечные бактерии влияют на мозг и развитие ментальных болезней

Читать в полной версии

Сам факт взаимодействия между функциями мозга и микробиотой кишечника установлен как опытами на животных, так и исследованиями на людях. Однако механизм этих связей во многом остается загадкой. В исследованиях 2006 года канадские ученые впервые обнаружили, что мыши без микробов в кишечнике (germ-free) были менее тревожными по сравнению с грызунами, у которых сохранялась нормальная микробиота кишечника [1].

Какими могут быть связи между кишечником и мозгом

В Калифорнийском университете выяснили, каким образом изменение микробиома кишечника влияет на когнитивные способности. Ученые кормили одну группу грызунов обычным сбалансированным рационом, а другую посадили на кетогенную диету (больше жиров, меньше углеводов). Чтобы спровоцировать когнитивные нарушения, животных периодически лишали кислорода в течение пяти дней, а потом давали четыре дня на восстановление. Таким образом исследователи симулировали когнитивные изменения, которые могут происходить в мозге с возрастом или вследствие неврологических заболеваний. После этого ученые стали наблюдать за способностью мышей передвигаться по лабиринту. Выяснилось, что грызуны из группы с кетогенным рационом в среднем на 30% хуже справлялись с этой задачей, чем те, у которых была обычная диета. Разница могла составлять от 25% до 75%. При этом без кислородного голодания все животные справлялись с заданиями примерно одинаково.

В результате последующих экспериментов ученые выявили, что кишечная бактерия Bilophila wadsworthia способна повлиять на работу гиппокампа (именно этот участок мозга отвечает за когнитивные способности), в частности на клеточную передачу сигналов внутри этого отсека. Вполне возможно, что на работу гиппокампа влияет не только бактерия вида Bilophila — эта тема требует дополнительных исследований [2].

Что мы уже знаем о влиянии бактерий на мозг

В нашем кишечнике живут триллионы микробов — их больше, чем клеток человеческого организма. Они производят разные химические вещества, которые влияют на работу мозга. Например, короткоцепочечные жирные кислоты: бутират, пропионат и ацетат [3].

Эти кислоты в частности дают сигнал о том, что мы наелись и аппетит можно снизить. Исследования показывают, что ферментация пищевых волокон микробиотой кишечника сопровождается синтезом пропионата — кислоты, которая может снизить активность мозга, связанную с потреблением высококалорийной пищи [4].

Что касается серотонина, «гормона счастья», который активно синтезируется микробиотой кишечника, то он влияет на нервную систему самой кишки (миентеральное сплетение), а не на уровень гормона в мозгу. Эти нейромедиаторы практически не проходят через гематоэнцефалический барьер, который разделяет кровеносную и нервную системы, и, кроме того, вся венозная кровь от кишечника попадает прямо в печень по портальной системе и подвергается основным изменениям именно там. Влияние метаболитов микробиоты кишечника на мозг осуществляется в основном за счет активации или торможения рецепторов блуждающего нерва в стенке кишки. В 70-х годах одним из методов лечения язвы желудка была перерезка блуждающего нерва. Последующие наблюдения за прооперированными показали, что у них значительно реже развивается болезнь Паркинсона [5].

Можем ли мы влиять на настроение при помощи определенных бактерий? Исследование, опубликованное в журнале Gastroenterology, дает утвердительный ответ. Добровольцам с симптомами депрессии, у которых также наблюдались проблемы с пищеварением, давали плацебо и определенный вид бифидобактерий. Спустя шесть недель участники второй группы почувствовали себя лучше [6].

Еда, которая может повлиять на работу мозга

Чтобы активировать микробиом, нам нужно разнообразить рацион при помощи определенных веществ.

Продукты с высоким содержанием клетчатки

• цельнозерновые крупы;
• орехи;
• семена;
• фрукты;
• овощи.

Все эти продукты содержат пребиотические волокна, которые полезны для микробиома. Пребиотики могут снизить уровень кортизола — гормона стресса [7].

Рыба

В рыбе, обитающей преимущественно в северных морях и реках (лосось, палтус, скумбрия, осетр, угорь) содержатся жиры омега-3. Согласно исследованиям, они помогают увеличить количество полезных бактерий в кишечнике и снижают риск заболеваний мозга  [8], [9], [10].

Ферментированные продукты

• йогурт;
• кефир;
• квашеная капуста;
• сыры.

Они содержат полезные микроорганизмы, например лактобактерии [11].

Продукты, богатые полифенолами

• какао;
• зеленый чай;
• оливковое масло;
• кофе.

Полифенолы — это растительные химические вещества, которые перевариваются кишечными бактериями. Они увеличивают количество полезных микроорганизмов в кишечнике и могут улучшить когнитивные способности [12], [13].

Продукты, богатые триптофаном

• индейка;
• яйца;
• творог;
• творожные сыры;
• арахис;
• кунжут;
• бобовые.

Триптофан — это аминокислота, которая превращается в нейромедиатор серотонин [14].

Диета западного типа (много мяса, легкоусвояемых углеводов, мало овощей и фруктов, что автоматически приводит к малому потреблению пищевых волокон) отрицательно влияет на состав и функции микробиоты: уменьшается разнообразие микроорганизмов, снижается синтез полезных короткоцепочечных жирных кислот, увеличивается проницаемость кишечной стенки и развивается хроническое воспаление, увеличивается образование триметиламина, окисление которого в печени сопровождается развитием атеросклероза и развитием сердечной недостаточности.

Ближе всего к идеалу средиземноморская диета. Очень полезно почти вдвое увеличить потребление пищевых волокон, что за счет ферментации микробиотой приводит к синтезу таких антиоксидантов, как молекулярный водород, короткоцепочечные жирные кислоты. Все это способствует улучшению настроения и препятствует развитию депрессии.

Исследователи европейского научного консорциума My New Gut («Мой новый кишечник») рекомендуют включить в рацион больше цельнозерновых продуктов, пищевых волокон и рыбы для профилактики развития депрессии [15].

Большинство наших привычек и тип поведения оказывает влияние на состав микробиома, и наоборот, состав микробиоты влияет на наши эмоции и отношение к окружающему миру. Группа финских ученых показала, что состав микробиоты у детей в возрасте 2,5 месяца во многом определяет их дружелюбность и позитивное отношение к окружающему миру.

Известно, что физические нагрузки и спорт положительно влияют на микробиоту, увеличивая количество и разнообразие бактерий типа Firmcutes [16], [17].

Известно, что некоторые микробы кишечника синтезируют белок альфа-синуклеин, который может проникать в мозг по волокнам блуждающего нерва, соединяющего мозг и брюшную полость. Белки подобного типа участвуют в развитии болезни Паркинсона, бокового амиотрофического склероза, болезни Альцгеймера. При моделировании симптомов аутизма у мышей было показано, что при введении лактобактерии реутери признаки аутизма исчезали. Что за сигнал, какое вещество продуцирует эта бактерия, пока остается неизвестным. В настоящее время в Италии проводятся клинические испытания на 80 детях с аутизмом, которые получают эти бактерии [18].