Я – суперорганизм! Человек и его микробиом

На мышах проводят и другие эксперименты, тоже приводящие к многозначительным умозаключениям. Однако не все эти данные указывают на одно и то же. Первые результаты вроде бы позволяли предположить, что безмикробные мыши испытывают более острый стресс, что вполне согласуется с более низким содержанием в их организме ключевого вещества (нейротрофического фактора мозга, или НФМ), влияющего на нейронное развитие гиппокампа. Этот небольшой участок мозга, как известно, является центром памяти и обучения.
Однако другие исследования демонстрируют противоположные эффекты. Взять хотя бы линии мышей, известных генетической предрасположенностью к скромности и застенчивости (по мышиным меркам); этих зверьков можно убедить вести себя менее робко, вводя им дозу антибиотика, который также способствует резкой активизации выработки НФМ [134]. Кроме того, проводились эксперименты на безмикробных мышах, испытывавших меньший стресс по сравнению с контрольной группой, обладавшей нормальным кишечным микробиомом. Безмикробные мыши, опять-таки, вырабатывали больше НФМ.
Поведенческие различия, выявленные в последней работе, сохраняются и после того, как взрослых безмикробных мышей наделяют микробиомом, так что эти вещества, вероятно, влияют на развитие мозга, когда мыши растут [135]. С другой стороны, такие эксперименты на мышах включают и опыты с переносом микробиомов. Складывается впечатление, что микробиомы как бы переносят с собой и особенности поведения мыши. Робкую разновидность мышей (так называемую линию BALB/c) можно превратить в разновидность, напоминающую ту, представительницы которой обычно отличаются более любознательным нравом. Для этого безмикробным мышам подсаживают нужный кишечный микробиом. Результат довольно впечатляющий. Мало того: «храбрая» линия становится «беспокойной» при колонизации организма мыши соответствующим кишечным микробиомом. Каким образом это происходит? Мы пока не знаем.
Если уж кишечник и его микробы действительно способны оказывать заметные воздействия на мозг, то влияние мозга на микробиоту продемонстрировать даже легче. Очередные опыты на мышах указывают на то, что ключевой элемент здесь – стресс. Как правило, он снижает видовое разнообразие микробов кишечника и способствует развитию воспалений; этот эффект часто проявляется и всегда отслеживается. Логично предположить, что в подобных случаях может возникать своего рода петля обратной связи. Под воздействием стрессовых факторов микробные популяции могут нарушать системы управления воспалительными цитокинами, оказывающими воздействие и на мозг: в частности, они, как полагают некоторые, увеличивают риск развития депрессии.
Проверить эти идеи на человеке куда труднее, чем проводить опыты на мышах. Поскольку пока неизвестно, каковы причины психических расстройств, значительная доля исследований ограничивается фиксацией изменений, которые, возможно, иногда связаны с тем или иным заболеванием и на которые могла бы воздействовать кишечная микробиота. Так, в мозговой ткани выявляются антитела на клетки организма-хозяина; в кишечном эпителии обнаруживаются изменения, создающие в нем «течь» и делающие его более проницаемым для малых молекул, а возможно, и для некоторых бактерий; отслеживаются и перемены в так называемом гематоэнцефалическом барьере. Объедините все это, и вы легко представите себе сценарий, по которому воздействие распространяется от бактерий к кишечнику, к мозгу, на поведение или психическое состояние. Подобные сценарии явно существуют на самом деле для таких разных недугов, как шизофрения, отклонения в настроении (аффективные расстройства), обсессивно-компульсивные расстройства, аутизм, синдром дефицита внимания, анорексия, нарколепсия, синдром хронической усталости. В целом же пока очень трудно установить четкие взаимосвязи для какого-либо из этих случаев, тем самым наконец-то найдя хоть какое-то практическое применение одному из крупных современных открытий – тому факту, что наряду с осью «кишечник – мозг» существует ось «микробиом – кишечник – мозг». Я попробую рассмотреть лишь еще одну такую попытку. Заодно мы послушаем типичные для современной науки дискуссии.
   
Создание возмущений?
 
На первый взгляд может показаться, что аутизм – подходящий кандидат для микробных штудий. Хотя причины этого все шире распространяющегося недуга неизвестны, обычно его относят к расстройствам нейроразвития. Хорошо известно, что у детей с симптомами аутизма часто имеются проблемы с пищеварительной системой: вероятность диареи и запора для них выше, чем для других детей. То же самое касается синдрома воспаленного кишечника (беда не ходит одна). Однако точно установить, насколько сильна эта связь, непросто. Различные исследования показывают большой разброс заболеваемости желудочно-кишечными расстройствами у аутистов (от 9 до 90 %).
Образцы микробиоты, конечно же, показывают отличия в кишечной микрофлоре аутистов и неаутистов: у первых обычно более низкое видовое разнообразие микробов, а также иной видовой состав. Опыты на мышах позволяют увязать сходным образом измененную микробиоту с «протекающим кишечником», который приводили в нормальное состояние при помощи B. fragilis или Bacteroides thetaiotaomicron, тем самым устраняя некоторые симптомы, напоминающие аутические. Исследователи, сообщившие об этом, также входят в группу Саркиса Мазманяна. Они предполагают, что отсюда может лежать путь к разработке методов пробиотической терапии для людей [136].
Изменения, которые в этих экспериментах приводили к «псевдоаутическому» поведению у мышей, достигались так: беременных матерей этих мышей подвергали воздействию определенного вируса, тем самым как бы воспроизводя аналогичную человеческую ситуацию – заражение будущей матери гриппом, которое, как полагают, способствует развитию аутизма у ее детей. Бактерии, вводимые мышам позже, не привели к исчезновению всех симптомов. Относительная нелюбовь таких зверьков к социальному взаимодействию сохранилась на прежнем уровне и после изменения микробиома. Пессимист мрачно заключил бы, что, используя такой подход, можно создать средство для облегчения каких-то (но не всех) аутических симптомов у какой-то (пока неопределенной) группы аутистов, чьи микробиомы удалось бы изменить определенным образом.
Аутизм, вероятно, представляет собой целый набор расстройств, каждое из которых может иметь не одну причину. Что касается человека, то ученым необходимо продолжать исследования, чтобы установить, какие отличия в кишечной микрофлоре обнаруживаются регулярно (и наблюдается ли вообще такая регулярность отличий). Опубликованный в 2013 году системный обзор уже проведенных экспериментов, касающихся человека, выявил слишком малые объемы выборок, недостаточную стандартизацию и «как правило, низкое методологическое качество работы» [137]. Чтобы прийти хоть к каким-то четким и определенным выводам, замечают авторы обзора, нужны «более широкие исследования более высокого качества». В то же время наверняка будут проводиться тесты пробиотиков – либо организованные по всем правилам и нацеленные на публикацию в научных изданиях, либо персональные тесты, затеянные пациентами в надежде на улучшение самочувствия.
Возможно, их обнадежит одно исследование, где излюбленный аппарат нынешних нейрофизиологов, магнитно-резонансный томограф, использовался для того, чтобы выяснить, можно ли сделать воздействие пробиотиков видимым. Похоже, это удачный обходной маневр: этические ограничения для экспериментов на человеке несколько строже, чем для опытов на мышах. Магнитно-резонансная томография (МРТ) – метод неинвазивный. Он просто говорит: в мозгу что-то происходит. Особенно этот метод подходит, когда требуется выявить усиление притока крови к каким-то участкам мозга; оно означает, что, видимо, в этих областях увеличивается и метаболическая активность. Речь идет просто об информированных догадках, не более того. Но если я читаю, что кто-то объединил в одном исследовании пробиотики и МРТ, мне все-таки хочется узнать подробности. Кирстен Тиллиш из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе на протяжении 12 недель дважды в день давала 12 испытуемым женщинам йогурт, содержащий четыре разновидности живых бактерий. Затем она показывала участницам опыта изображения людей, на лицах которых была злоба или страх, и смотрела, как выглядит мозг женщин в томографе. Выяснилось, что значительное количество малых участков мозга, по-видимому, работает у них менее интенсивно, чем у тех, кто входил в две контрольные группы – одна состояла из женщин, которым давали не подвергавшееся брожению молоко, другим же вообще не давали молочных продуктов. По словам исследователей, число затрагиваемых при этом участков мозга вписывается в картину «ослабления активности зон, принадлежащих к сенсорной мозговой сети» [138].