Нутром чую
Микробы и мозг редко подозреваются во взаимодействии, за исключением случаев, когда патогены проникают через гематоэнцефалический барьер головного мозга — ячеистую крепость, защищающую мозг от инфекции и воспаления. Когда это происходит, возбудители могут оказывать очень сильное воздействие: например, вирус бешенства вызывает агрессию, возбуждение и даже боязнь воды.

Однако исследования вспышек заболеваемости среди городских сообществ были одним из ключей к пониманию возможных связей. В 2000 году наводнение в канадском городе Уолкертон загрязнило городские источники питьевой воды такими патогенами, как кишечная палочка и Campylobacter jejuni. Около 2300 человек пострадали от тяжелой желудочно-кишечной инфекции, у многих из них в результате развился хронический синдром раздраженного кишечника (СРК).

Во время восьмилетнего исследования среди жителей Уолкертона, возглавляемого гастроэнтерологом Стивеном Коллинзом из Университета Мак-Мастер в Гамильтоне, Канада, исследователи заметили, что психологические проблемы, такие как депрессия и тревожность, оказались следствием развития хронического СРК. Пржемысл Берчик, другой гастроэнтеролог из Мак-Мастер, говорит, что такая взаимосвязь провоцирует интригующие вопросы. Могут ли психиатрические симптомы быть вызваны затяжным воспалением, или же мозг оказывается под ударом из-за инфицирования микробиомом?

Группа из Мак-Мастерского университета стал искать ответы, исследуя мышей. В исследовании 2011 года команда пересаживала образцы микрофлоры кишечника между различными штаммами мышей и показала, что поведенческие черты, характерные для определенного штамма, передаются вместе с ней. Берчик рассказывает, например, что «относительно застенчивые» мыши будет демонстрировать более “исследовательское” поведение при пересадке им микробиоты стремящихся к приключениям мышей. «Мне кажется, это удивительно. Микробиота действительно определяет фенотип поведения хозяина. Разница очевидна,» говорит Берчик. Неопубликованные исследования показывают, что выделенные от человека с СРК и тревожностью фекальные бактерии при пересадке мышам вызывает беспокойное поведение и у них, в то время как пересадка бактерий здоровых людей такого эффекта не дает.

Между тем, исследователи начали расшифровывать способы, которыми бактерии кишечника могут подавать сигналы мозгу. Петерсон и другие показали, что у взрослых мышей микробные метаболиты влияют на основную физиологию гематоэнцефалического барьера. Кишечные микробы расщепляют сложные углеводы до короткоцепочечных жирных кислот с образованием массы эффектов: бутираты жирных кислот, например, укрепляют гематоэнцефалический барьер, “затягивая” соединения между клетками (см “Ось кишечник-мозг”).

Недавние исследования также показывают, что непосредственно кишечные микробы способны изменять уровни нейромедиаторов, которые могут позволить им взаимодействовать с нейронами. Например, Элейн Сяо, биолог, в настоящее время работающая в университете Калифорнии, в Лос-Анджелесе, в этом году опубликовала исследования того, как некоторые метаболиты, образуемые кишечным микробиомом, способствуют выработке серотонина в клетках, выстилающих толстую кишку — интригующий вывод, учитывая, что некоторые антидепрессанты работают, увеличивая высвобождение серотонина в нейрональных синапсах. Доля этих клеток в выработке периферического серотонина составляет 60% у мышей и более 90% в организме человека.