Как чревните бактерии контролират човешкия мозък?

Грижата за множеството бактерии, гъбички и други микроорганизми, живеещи в червата ни, може да ни помогне да мислим по-добре и дори да предложи нови начини за лечение на психични заболявания.

Вашите черва са като оживена и процъфтяваща извънземна колония. Те наброяват трилиони и включват хиляди различни видове. Много от тези микроорганизми, включително бактерии, археи и еукарии, са били тук много преди хората, еволюирали са заедно с нас и сега многократно превъзхождат собствените ни клетки. Всъщност, както Джон Крайън, професор по анатомия и неврология в Университетския колеж Корк, го казва в лекция на TEDx: „Когато отидете до тоалетната и изхвърлите част от тези микроби, просто си помислете: ставате повече човек.“

Взети заедно, тези микробни легиони са известни като „микробиота“ – и те играят добре установена роля в поддържането на нашето физическо здраве, от храносмилането и метаболизма до имунитета. Те също произвеждат жизненоважни съединения, които човешкото тяло не е в състояние да произведе само.

Но какво ако имат и „гореща линия“ за нашите умове? В нова книга се изследват десетки вътрешни и външни фактори, които влияят и манипулират начина, по който мислим, от генетиката, личността и пристрастията до технологиите, рекламата и езика. И се оказва, че микробите, които живеят в телата ни, могат да имат изненадващо голям контрол над мозъците ни.

През последните няколко десетилетия изследователите започнаха да откриват любопитни, завладяващи – и понякога противоречиви – доказателства, които предполагат, че чревната микробиота не само помага да поддържаме мозъка си в отлично работно състояние, чрез освобождаване на хранителни вещества, но също така може да помогне за оформянето на самите ни мисли и поведение. Техните открития може дори да доведат до нови лечения за редица психични състояния, от депресия и тревожност до шизофрения.

Картината все още е много далеч от пълната, но в резултат на пандемията Covid-19, която оказа пагубно въздействие върху психичното здраве на хората в много части на света, разплитането на този пъзел може да бъде по-важно от всякога.

Една от ключовите истории за произхода на изследователската област се случва в пустиня в Северна Америка – и трябва да ви предупредим, че следващите редове могат да присвият стомаха ви. Годината е 1822 г. и млад търговец на име Алексис Сейнт Мартин се шляе пред търговски пункт на това, което сега се нарича остров Макинак, в днешния Мичиган, когато един мускет случайно го улучва в хълбока от по-малко от един ярд (91 см) разстояние. Нараняванията му били толкова зле, че част от белите му дробове, част от стомаха му и голяма част от закуската му този ден излизат през раната в лявата му страна. Смъртта изглеждала сигурна, но армейски хирург на име Уилям Бомонт се притича на помощ и спасява живота на Сейнт Мартин, въпреки че това отнема почти година и множество операции.

Това, което Бомонт не можал да поправи обаче, била дупката в стомаха на пациента му. Тази упорита фистула щяла да остане мрачно и трайно наследство от инцидента, но Бомонт не бил от хората, които лесно се предават. Осъзнавайки, че дупката предоставя уникален прозорец в човешкото черво, той прекарва години в изследване на тънкостите на храносмилането на Сейнт Мартин. Доколко точно доброволец е бил той е малко спорно, тъй като Бомонт го е наел като слуга, докато провежда изследвания си върху него. Сред констатациите, които Бомонт разкрива по време на изследванията си на вътрешностите на Сейнт Мартин, обаче, включвали как те се влияят от емоциите на собственика си.

Чрез това откритие Бомонт, който ще продължи да бъде възхваляван като „бащата на стомашната физиология“, е стигнал до идеята за „ост черва-мозък“ – че червата и мозъкът не са напълно независими един от друг, вместо това си взаимодействат, като едното влияе на другото и обратното. И сега знаем, че микроорганизмите в нашите черва правят този процес още по-сложен и забележителен.

„Все повече изследвания разкриват, че микробиомът на червата може да повлияе на мозъка и поведението на различни животни“, казва Илейн Хсиао, доцент по интегративна биология и физиология в Калифорнийския университет, Лос Анджелис (UCLA).

Как точно нашата микробиота може да влияе на нашия ум е все още сравнително нова научна област. Но има напредък през последните около 20 години, особено при животните. И бавно се изгражда хипотезата, която предполага, че тези микроорганизми не са само жизненоважна част от нашата физическа същност, но и нашата умствена и емоционална същност.

„В медицината сме склонни да разделяме тялото“, казва Краян. „Така че, когато говорим за проблеми с мозъка, ние сме склонни да мислим от шията нагоре. Но трябва да оформим нещата еволюционно. Важно е да запомним, че микробите са били тук преди хората да съществуват, така че ние сме еволюирали с тези „приятели“.“ Никога не е имало време, когато мозъкът е съществувал без сигналите, идващи от микробите.“

„Ами ако тези сигнали наистина са наистина важни при определянето на това как се чувстваме, как се държим и как действаме? И можем ли да модулираме тези микроби терапевтично, за да подобрим мисленето, поведението и здравето на мозъка?“
Ксиао е един от водещите изследователи в тази област и нейната лаборатория в UCLA е разглеждала ролята на тези микроорганизми – от развитието на мозъка на плода до когнитивните и неврологични състояния като епилепсия и депресия. Тя също така е изследвала как тези микроби могат да влияят на нашите мозъци и мислене.

„Специфични чревни микроби могат да модулират имунната система по начини, които въздействат на мозъка и също така да произвеждат молекули, които сигнализират директно на невроните, за да регулират тяхната дейност“, казва тя. „Ние откриваме, че чревните микроби могат да регулират ранното развитие на невроните по начини, които водят до трайни въздействия върху мозъчните вериги и поведение. Ние също така откриваме, че при по-кратки времеви граници чревните микроби могат да регулират производството на биохимикали, като серотонин, които активно стимулират невронната дейност.“

Всъщност изследванията показват, че нашите микроби може да комуникират с мозъка ни чрез многобройни пътища, от имунитета до биохимикалите. Друг кандидат е блуждаещият нерв, който действа като свръхбърза „интернет връзка“ между нашия мозък и вътрешните органи, включително червата. Бактериите Lactobacillus rhamnosus JB1, например, изглежда подобряват настроението на тревожни и депресирани мишки. Този благоприятен ефект обаче се премахва, когато сигналите, пътуващи по вагусния нерв, са блокирани, което предполага, че той може да се използва като комуникационен път от бактериите.

Голяма част от изследванията в тази област се провеждат върху мишки (и други малки животни). И мишките, разбира се, не са хора. Но като се има предвид умопомрачителната сложност на установяването на причинно-следствената връзка между микробните сигнали и промените в човешката мисъл и поведение, проучванията върху животни са предоставили някои интригуващи прозрения за странните взаимодействия между бактериите и мозъка. Изследванията например показват, че плъховете и мишките без микроби (тези без никаква микробиота след отглеждане в стерилни условия) са по-податливи на тревожност и по-малко общителни от тези с непокътната микробиота. Установено е също, че мишките без микроби и тези, на които са давани антибиотици, са по-хиперактивни, склонни към рисково поведение и по-малко способни да учат или запомнят.

Отново, човешкият мозък е много по-сложен от този на гризач или риба, но те споделят някои прилики и могат да предложат улики. Логично е, че бактериите, където и да живеят, могат да се възползват от това да помогнат на своите домакини да бъдат по-общителни и по-малко тревожни. Взаимодействайки с други хора, например, ние помагаме на нашите бактерии да се разпространят. И независимо дали те наистина ни дърпат конците или не, в еволюционните интереси на нашите микроби е да направят средата си възможно най-благоприятна за оцеляване.

Но комуникативните микроби, събиращите се рибки зебра или дружелюбни мишки, наистина ли имат значение? Да се ​​надяваме, че да, казват изследователите. В крайна сметка по-доброто разбиране на тези процеси може да ни доведе до новаторски нови лечения за редица състояния на психичното здраве.

„Измислихме термина „психобиотици“ за [базирани на микробиота] интервенции, които имат благоприятен ефект върху човешкия мозък“, казва Краян. „И идват все повече и повече от тези психобиотични подходи.“

Разбира се, има уговорки. Докато някои щамове бактерии изглежда имат положителен ефект върху човешкия ум, много други не го правят и изследователите все още трябва окончателно да установят защо – и как. Хората също са невероятно сложни и когато става въпрос за мислене и психично здраве, има безброй други фактори, от генетиката и личността до околната среда около нас.

„Нуждаем се от много повече широкомащабни човешки изследвания, за да вземем предвид тези индивидуални различия“, казва Краян. „И може би не всеки ще реагира на една бактерия по един и същи начин, защото така или иначе всеки ще има малко по-различна изходна микробиота.“

Като оставим настрана отказите от отговорност, повече изследвания могат да донесат нова надежда. „Добрата новина е, че можете да промените своята микробиота, докато няма много неща, които можете да направите, за да промените генетиката си – освен да обвинявате родителите си и бабите и дядовците си“, добавя Краян. „Фактът, че можете да модифицирате вашата микробиота, потенциално ви дава свобода на действие върху собствените ви здравни резултати.“ Наистина, про- и пребиотичните добавки, простите диетични промени, като яденето на повече ферментирали храни и фибри – и дори, може би, медитацията – могат да помогнат за промяна на нашата микробиота по начини, които са от полза за нашите умове.

Превод и редакция: Венета Николова