Я – суперорганизм! Человек и его микробиом
Экстраполировать поведение мелких грызунов на поведение человека трудно. Еще одна трудность состоит в том, что в процессе эволюции древние сигнальные молекулы порой обретают множественные роли. Возьмем ту же ГАМК. Эта маленькая аминокислота задействована в работе нервной системы, где она обычно служит нейротрансмиттером. Однако она оказывает влияние и на иммунную систему, обычно ослабляя воспаления. А значит, нам требуется установить, каким образом выделяющаяся в кишечнике ГАМК действует на мозг (если такие воздействия вообще имеют место) – посредством нервной системы, иммунной системы или же обеих систем одновременно. Для того чтобы это определить, потребуются изнурительные опыты на мышах или крысах с известным составом микробиома, в котором имеются виды бактерий, способные вырабатывать определенные нейроактивные молекулы (или в котором нет таких видов). Если результаты покажутся перспективными (то есть, как в данном случае, позволят выстроить убедительные причинно-следственные связи), из кишечника грызунов, участвующих в эксперименте, придется брать пробы и подвергать их химическому и микробиологическому анализу – одновременно с фиксацией поведенческих особенностей. Результаты этих опытов предоставят недвусмысленные улики, способные убедить колеблющихся присяжных в том, что данные микробы действительно заставляют грызунов вести себя именно так, а не иначе.
«Мне салат, а моим маленьким друзьям бургер и молочный коктейль»
Новые подтверждения того, что микробы способны влиять на наше поведение, открывают возможности, от которых становится не по себе. Если выясняется, что это вполне нормально – иметь кишечник, где полным-полно бактерий, все же нет никаких оснований полагать, будто они пекутся о наших интересах. Размножаются они независимо. А значит, гласит эволюционная теория, будут оказывать нам услуги лишь до тех пор, пока это будет приносить выгоду им самим.
Джон Олкок и его коллеги по Университету Нью-Мексико заявляют: мы знаем, что на состав кишечных бактерий влияет наш рацион и разные виды конкурируют между собой. Если какие-то бактерии найдут способ заставлять нас есть то, что им нравится, они добьются большего жизненного успеха по сравнению с обитающими в том же самом кишечнике другими видами, которым не удастся повлиять на нас подобным образом.
Ученые полагают, что такое влияние может осуществляться путем вызывания у нас острой потребности в определенной пище (скажем, жирной или сладкой). Они подчеркивают: по данным некоторых исследований, в моче любителей шоколада обнаруживается иной состав микробных метаболитов по сравнению с мочой тех, кто равнодушен к этому продукту, даже если рацион этих людей идентичен. Явно подозрительно. Хотя если диеты так и останутся идентичными, тогда, вероятно, «любовь» испытуемых к шоколаду не столь уж сильна [131].
Но мы знаем и о других, более зловещих манипуляциях, которые производит микробиота. Наиболее тревожно в этом смысле то, что Toxoplasma gondii, неприятные паразитические простейшие, могут лишать крыс страха перед кошками. Кошка – основной организм-хозяин этого вида бактерий, к тому же единственный, в котором они, эти микроорганизмы, способны размножаться половым путем, так что съедение крысы (где живет паразит) кошкой в интересах паразита. И дело тут не только в том, что крыса перестает бояться кошек. Зараженные этим микроорганизмом крысы могут испытывать сексуальное возбуждение от одного запаха кошачьей мочи [132].
Не знаю, возбуждает ли вас кошачья моча, однако вы явно делаете кое-что в интересах некоторых ваших кишечных микробов и в ущерб интересам остальных. Вполне вероятно, что бактерии задействованы в потоках соответствующих сигналов и поощряют нас потреблять пищу, которая нравится этим бактериям, или же просто побуждают нас есть больше. Возможные пути передачи такого воздействия разнообразны; ученые выдвигают самые изобретательные версии того, как это происходит. Пример наиболее окольной передачи сигнала приводят Олкок и его группа: постоянный плач младенца, страдающего кишечными коликами, часто сопровождается изменением состава кишечной микрофлоры. Кроме того, таких детей обильнее кормят. Возможно, бактерии так сигнализируют родителям ребенка, что нуждаются в дополнительном питании?
Бактерии даже могут оказывать на нас влияние, вызывая боли в кишечнике посредством выделения токсинов, когда пищевые ресурсы бактерий подходят к концу. Слишком грубый и неизбирательный сигнал? Но, возможно, некоторые попытаются успокоить неприятные ощущения в животе, съев продукты, снабжающие бактерии недостающими питательными веществами. Опыты на мышах демонстрируют отличия вкусовых рецепторов на жиры и сахар у безмикробных мышей по сравнению с их обычными собратьями. Так что наши кишечные бактерии, возможно, способны не только наказывать нас, но и награждать.
Все эти механизмы действуют не напрямую, однако нейроэндокринные каналы предоставляют массу возможностей непосредственного воздействия на аппетит – и в смысле желания побольше съесть, и в смысле пристрастия к определенным продуктам. Пока все эти гипотезы остаются по большей части не проверенными на человеке, но авторы делают предсказания, способные послужить основой большой исследовательской программы. Так, они предполагают, что пищевые пристрастия порой заразны: микробы, предпочитающие определенную пищу, усиливают аппетит, к тому же люди, живущие вместе, обладают общей микробиотой, а не только сидят за общим обеденным столом. Участники вечной дискуссии о причинах ожирения несомненно получили бы богатую пищу для размышлений из следующего вывода авторов: «Самоконтроль над пищевыми предпочтениями может проявляться и в подавлении микробных сигналов, берущих начало в кишечнике» [133].
Тайная подоплека аппетита
Сегодня многие ученые полагают, что состояние кишечной микробиоты может влиять едва ли не на любое расстройство мозговой деятельности, нервной системы или поведения, в том числе на неполадки с настроением (аффективные расстройства), шизофрению, аутизм, синдром хронической усталости, а не только находиться под их влиянием. Пока самые убедительные свидетельства касаются наиболее распространенных психических неприятностей – депрессии и состояния тревожности.
Одно из направлений сбора доказательств в этой сфере – изучение воздействия ЛПС. Как мы уже упоминали, это класс соединений, торчащих из клеточной стенки некоторых бактерий и привязанных к ней липидным хвостиком. Липидная часть может провоцировать целый каскад эффектов, многие из которых приводят к активации иммунных клеток и выделению молекул, способствующих воспалению.
ЛПС помогают скреплять внешнюю мембрану бактерий, которые вырабатывают эти соединения, так что производство их идет вовсю. В каждый данный момент времени в вашем кишечники может содержаться целый грамм этих веществ. Уже микрограммовые их количества способны вызвать острую реакцию, так что иметь в себе эти соединения рискованно. В крови здоровых людей содержатся исчезающе малые количества этих веществ, но если через кишечный барьер проникнет чуть больше, чем следует, это спровоцирует слабое общее воспаление, которое связывают с опасными для здоровья эффектами.
Одна из кишечно-мозговых связей здесь оказывается как бы перевернутой вверх тормашками. Некоторые эксперименты на животных заставляют предположить, что личная история живого организма может снижать его сопротивляемость воздействиям ЛПС и других неприятных компонентов. Мыши, которым вводят дозу ЛПС и хвосты которых при этом подвергаются удару током (при использовании одной жестокой, но, без всякого сомнения, эффективной методики), по сравнению с не терзаемыми подобным стрессом собратьями выделяют больше воспалительных сигнальных веществ (цитокинов). Разумеется, нам известно, что у человека кишечник может и откликаться на стрессовое воздействие, и вызывать его. Симптомы, относимые к синдрому воспаленного кишечника, сами по себе довольно угнетающи, к тому же они усугубляют стресс, который вносит свой вклад в развитие таких заболеваний; получается порочный круг. Но сейчас нас интересует непосредственное влияние на мозг.