Травна система будь-якого живого організму буквально кишить величезною кількістю бактерій. Тільки уявіть: у цей самий момент у вас всередині знаходяться сотні трильйонів мікроорганізмів, що населяють травний тракт . Клітин мікроорганізмів набагато більше, ніж клітин самого тіла (яких приблизно десять трильйонів). Якщо вас це не досить вражає, то задумайтеся про те, що колективно у всіх цих мікробів генів в 150 разів більше, ніж власне людських.
Вчені все ще намагаються точніше з'ясувати, які ж бактерії становлять людський мікробіом. За попередніми даними, він містить близько тисячі різновидів вже вивчених бактерій і ще сім тисяч зовсім невивчених. Вже кому-кому, а нашому травному тракту рідко буває самотньо .
Мікробом людини являє собою зібрання мікроорганізмів, які населяють наше тіло як зсередини, так і зовні. Самою вивченої частиною мікробіома вважається мікрофлора кишечника, тому що найбільша концентрація бактерій зосереджена саме там.
Мікроорганізми в травному тракті вкрай важливі для психічного здоров'я людини. Стан шлунково-кишкового тракту впливає на наші апетит і настрій набагато сильніше, ніж ми звикли думати.
Тед Дінан (Ted Dinan), професор психіатрії і науковий керівник Центру аліментарної фармабіотікі Університетського коледжу в Ірландії, став експертом в галузі вивчення бактерій практично випадково. Це сталося на початку 2000-х років, коли він тільки-тільки був прийнятий на роботу . Сам Тед в ту пору характеризував себе як людину, яка своїми божевільними ідеями постійно відволікав дуже зайнятих і від цього нещасних мікробіологів, які в той момент якраз досліджували такий тип бактерій, як пробіотики.
Прибуток - це такі бактерії, які корисні для нашого здоров'я. Вони покращують мікрофлору кишечника і близькі за своєю структурою до власних бактеріям людського тіла. Про такі види прибутків, як лактобактерії та біфідобактерії, ви напевно не раз чули в рекламі йогуртів.
Як і годиться психіатра, Дінан вирішив, що буде дуже цікаво подивитися на те, що станеться, якщо нагодувати пробіотиками піддослідних щурів і поспостерігати за їх поведінкою. Для цього він провів наступний експеримент: відразу після народження щурячі дитинчата були відокремлені від матері, що спровокувало у них розвиток депресії і значне зниження імунітету .
Потім вчені деякий час давали їм особливий пробиотик під назвою Bifidobacterium infantis, після прийняття якого у щурів нормалізувався імунітет, а ознак депресії і занепокоєння стало куди менше. Після цього випадку Дінан і його колеги запропонували ввести новий термін «псіхобіотік» для позначення особливого класу мікроорганізмів, які позитивно впливають на поведінку і мозкову активність.
Псіхобіотікі - це бактерії, які при попаданні в організм в достатній кількості здатні принести користь здоров'ю пацієнтів, які страждають психічними захворюваннями.
Тед Дінан, професор психіатріїІсторія вивчення мікробіома
Гіпотезу про те, що процеси, що відбуваються в нашому травному тракті, сильно впливають на психічне здоров'я, навряд чи можна назвати новою. Медицина вже протягом багатьох років схильна звинувачувати наш шлунково-кишковий тракт у всіх мислимих і немислимих бідах.
Почалося все з того, що на початку 1800-х років військовий хірург і фізіолог Вільям Бомон (William Beaumont) став піонером в області гастроентерології, вивчивши секрецію шлунка. Випадок був незвичайний: пацієнта Бомона поранили дробом в живіт під час полювання. Через це в його черевної порожнини утворилася досить велика діра, яка ні в яку не хотіла затягуватися. Це дало Бомон можливість ретельно вивчити роботу травної системи. Він опускав в дірку шматочки їжі і стежив за тим, що з ними відбувається. Саме так учений і встановив, що для травлення важливі не тільки скорочення стінок шлунка, але і шлунковий сік, який розчиняє їжу.
До початку 1900-х лікарі і вчені прийшли до висновку , Що варто розглядати травну систему як своєрідний розсадник величезної кількості психічних захворювань. Вже тоді вони на повному серйозі вважали, що погана мікрофлора кишечника цілком може стати причиною підвищеної втоми, меланхолії і численних неврозів.
Цікавий і зовсім недавній досвід, поставлений на мишах Джейн Фостер (Jane Foster), нейробіологом з Університету Макмастера в Канаді. В ході експерименту Джейн прагнула довести, що існує безпосередній зв'язок між мозком і мікрофлорою - вісь «кишечник - мозок».
Для експерименту використовували два види мишей: звичайних і стерильних, у яких повністю відсутня мікрофлора. Для спостереження їх помістили в спеціальну коробку, одна частина якої була затемнена, а інша перебувала на світлі. Звичайні миші довше вивчали затемнену область, а стерильні більше часу проводили на світлій стороні коробки. Звідси випливає припущення, що тривожність без мікрофлори проявляється набагато менше і миші просто не відчувають можливої небезпеки.
У ще одному дослідженні було встановлено , Що мікробіом впливає на гени, пов'язані з мієліном, матеріалом, який покриває захисним шаром нервові волокна. Він виробляється в префронтальної корі головного мозку, відповідальної за поведінку і збереження концентрації. Якщо в цій частині мозку є пошкодження, то людина стає більш схильний до численних психічних розладів, в тому числі шизофренії і важким формам депресії . Дослідження спрямовані на те, щоб з'ясувати, як мікроорганізми травної системи впливають на розвиток цих захворювань.
Шлунково-кишковий тракт має свою власну нервову систему, яку називають ентеральної. З її допомогою бактерії в нашому кишечнику можуть посилати в головний мозок особливі хімічні сигнали. Дуже важливо, щоб ця система працювала справно, так як деякі види бактерій містять найважливіші нейромедіатори, такі як:
- ацетилхолін (бере участь у передачі імпульсів в різні відділи мозку);
- гамма-аминобутират (усуває психічне збудження);
- триптофан (покращує настрій).
В одному з досліджень Тед Дінан і його колеги вирішили нагодувати мишей пробіотиків, схожими на ті, які зазвичай додають в йогурти. Миші, які отримали цей пробіотик, вели себе менш тривожно і активніше досліджували запропоновані частини лабіринту, полохливі миші стали більш комунікабельними. Крім того, у цих мишей спостерігався більш високий рівень гамма-аміномасляної кислоти, яка відповідальна за усунення психічного збудження і зниження тривожності.
giphy.com
В іншому експерименті вчені пересаджували мікроби з кишечника мишей, які страждають депресією, в кишечники звичайних мишей. З'ясувалося, що миші, поведінка яких раніше було нормальним, перейняли неспокійні звички тих родичів, чиї бактерії їм пересадили. Цей експеримент дозволив Дінаном припустити, що кишечник і мозок пов'язані безпосередньо через блукаючий нерв.
Блукаючий нерв - один з нервів, який виходить з яремного отвори черепа і спускається по шиї в грудну і черевну порожнини. З його допомогою мозок отримує інформацію про те, що відбувається в організмі людини.
Перспективи вивчення мікробіома
До сих пір всі дослідження проводилися виключно на мишах, а людський організм не зачіпали. Вплив пробіотиків на наше самопочуття поки вивчено мало, але це дає стимул для руху вперед.
Єдине дослідження, яке проводилося на людях, було таким: 40 абсолютно здорових учасників експерименту поділили на дві групи. Протягом чотирьох тижнів половина з них брала вісім видів корисних бактерій, які були покликані полегшити будь-які прояви депресії і тривожності. Другій групі давали плацебо. Після закінчення експерименту всім учасникам протестували за спеціальною шкалою депресії. Учасники експерименту, які брали корисні бактерії, були значно менш схильні до проявів смутку і депресії. Однак не варто перебільшувати значимість результатів цього дослідження.
Відсутність доказів - ще не привід вважати, що псіхобіотікі не працюють на людей. Невидима вісь «кишечник-мозок» - дуже складна система, яку ще тільки належить ретельно вивчити. Наприклад, вчені планують з'ясувати, які бактерії в організмі найбільш важливі для його повноцінного функціонування, а також за допомогою яких саме біологічних механізмів псіхобіотікі впливають на наш настрій.
Джонатан Ейсен (Jonathan Eisen), професор Каліфорнійського університету, вважає, що з'ясування того, які мікроорганізми важливі для мікрофлори кишечника, буде вирішальним кроком в області розвитку гастроентерології. Якщо зміна мікрофлори здатне впливати на поведінку, то просто необхідно зрозуміти, як це працює.
Подальше дослідження мікробіома буде корисно для розвитку як медицини, так і дієтології. Немає причин сумніватися в тому, що зміна раціону харчування спричинить зміни і в травній системі. Саме тому важливо вивчити, чи можна якось вплинути на бактеріальне вміст стравоходу, щоб домогтися від дієти найкращих результатів. Що стосується медицини, то в організмах у людей з певними захворюваннями є конкретні мікроби, які цю хворобу спровокували. Якщо дізнатися, як грамотно їх усунути, то одужання може настати набагато швидше.
Не існує ніякого нормального або здорового мікробіома, до якого слід було б прагнути. Мікробом складний, він постійно змінюється і сильно залежить від стану людини і того, чим він харчується.
Ед Енг (Ed Yong), британський учений, письменник і журналістВ області дослідження травного тракту занадто багато помилкових гіпотез і недоведених фактів. Зв'язок мікробіома і депресії ще ніким не доведена, проте це не заважає людям робити з цього приводу припущення різного ступеня абсурдності. Джонатан Ейсен в своєму блозі навіть пропонує видавати за особливо маячні домисли спеціальну премію.
Що стосується серйозних досліджень, то питання вивчення мікробіома стоїть досить гостро. Наприклад, Національний інститут психічного здоров'я за останні два роки виділив 3,7 мільйона доларів на дослідження ролі мікробіома в психічному здоров'ї людини, Управління військово-морських досліджень США також профінансував вивчення мікробіома, а європейський проект під назвою MyNewGut приступив до вивчення зв'язку між мозком і травним трактом. Уже ясно, що в підсумку вчені докопаються до чогось цікавого, проте поки потрібно набратися терпіння.
Історія медико-біологічних досліджень повна прикладів того, як з, здавалося б, нічого не значущих припущень виростали грандіозні гіпотези і відкриття. Найяскравішим прикладом можна вважати проект «Геном людини». Чверть століття тому, коли робота над проектом лише почалася, вчені сподівалися визначити послідовність нуклеотидів, що становлять людську ДНК, що призвело б до відкриття ліків від багатьох генетичних хвороб.
giphy.com
До таких грандіозним результатами робота над проектом не привела, але вчені змогли розшифрувати Епігеном людини. Він об'єднує в собі всі фактори, які визначають, які саме з генів, що складають даний геном, функціонують, а які - ні. Це стало великим відкриттям. Тепер на вивчення мікробіома роблять практично такі ж ставки. Однак не варто все ж забувати про те, що відкриття в цій галузі зовсім не такі прості, як здаються на перший погляд, і відповіді на головне питання життя, Всесвіту і всього іншого вони точно не дадуть.
