Вредные микроорганизмы. Какие изменения в функциях мозга связывают с микробиомом? Бактерии, питание и пищеварение
Бактерии – это группа простейших микроорганизмов, относящаяся к царству прокариот (не имеют ядра). В биологии насчитывают около 10,5 тысячи видов бактерий. Главные отличия между ними – это форма, строение и способ жизнедеятельности. Основные формы:
- палочковидные (бациллы, клостридии, псевдомонады);
- сферические (кокки);
- спиралевидные (спириллы, вибрионы).
Распространение и роль в природе
Принято считать, что микроорганизмы были первыми жителями на планете Земля. По роду жизнедеятельности представители царства прокариот распространены повсюду (в почве, воздухе, воде, живых организмах), они устойчивы к высоким и низким температурам. Единственными местами, где нет живых прокариотов, являются кратеры вулканов и местности, приближенные к эпицентру взрыва атомной бомбы.
В экологии бактерии царства прокариот служат для фиксации азота и минерализации органических остатков в почве. Подробнее об этих функциях:
- Фиксация азота – это жизненно важный процесс для экологии в целом. Ведь растения без азота (N 2) не выживут. Но в чистом виде он не усваивается, а лишь в соединениях с аммиаком (NHO 3) – бактерии способствуют этому связыванию.
- Минерализация (гниение) – это процесс разложения органических останков до СО2 (диоксида углерода), Н 2 О (воды) и минеральных солей. Для протекания этого процесса требуется достаточное количество кислорода, так как, по сути, разложение можно приравнять к горению. Органические вещества, попав в почву, окисляются за счет функций бактерий и грибков.
В природе существует еще один биологический процесс – денитрификация. Это восстановление нитратов до молекул азота при одновременном окислении до СО 2 и Н 2 О органических составляющих. Главной функцией денитрифицирующего процесса является выделение NO 3 .
Для получения хорошего урожая аграрии всегда стараются удобрить почву перед новым посевом. Зачастую это делается с помощью смеси навоза и сена. Через некоторое время после внесения удобрения оно перегнивает и взрыхляет почву – так в нее попадают питательные вещества. Это результат работы бактериальных клеток, ведь процесс гниения – это тоже их функция.
Без специального приспособления, невооруженным взглядом, микроорганизмы просто так не увидишь в почве, но их там содержатся миллионы. Для примера, на одном гектаре поля в верхнем слое почвы находится до 450 кг микроорганизмов.
Выполняя свои основные функции, бактерии обеспечивают плодородие почвы и выделение углекислого газа, крайне необходимого для фотосинтеза растений.
Бактерии и человек
Жизнь человека, как и растений, невозможна без бактерий, ведь невидимые микроорганизмы заселяются в человеческий организм с первым глотком воздуха после рождения. Учеными доказано, что в организме взрослого человека насчитывается до 10000 различных видов бактерий, а в перерасчете на вес это достигает 3 кг.
Основное расположение прокариотов – в кишечнике, меньше их в мочеполовых путях и на коже. 98% «наших» бактерий имеют полезные функции, а 2% – вредоносны. Крепкий иммунитет человека обеспечивает баланс между ними. Но стоит иммунитету ослабнуть, как вредные бактериальные клетки начинают усиленно размножаться, вследствие чего проявляется болезнь.
Полезные прокариоты в организме
Иммунитет человека напрямую зависит от бактерий, заселенных в кишечник. Роль полезных бактерий велика, ведь они расщепляют непереваренные остатки еды, поддерживают водно-солевой обмен, помогают в выработке иммуноглобулина А, борются с патогенными бактериями и грибками.
Основные функции бактерий – это обеспечение сбалансированной микрофлоры кишечника, за счет которой и осуществляется нормальная работа иммунитета человека. Благодаря современным достижениям биологии стали известны такие полезные прокариоты, как бифидобактерии, лактобактерии, энтерококки, кишечная палочка и бактероиды. Они должны заселять кишечную среду на 99%, а на оставшийся 1% приходятся бактерии патогенной флоры (стафилококк, синегнойная палочка и другие).
- Бифидобактерии вырабатывают ацетат и молочную кислоту. В результате они закисляют свою среду обитания, тем самым подавляя размножение патогенных прокариотов, которые создают процессы гниения и брожения. Помогают усвоению нужного количества витамина D, кальция и железа, имеют антиоксидантный эффект. Также бифидобактерии очень важны для новорожденных детей – они снижают риск появления пищевой аллергии.
- Кишечная палочка вырабатывает колицин – это вещество, которое подавляет размножение вредоносных микробов. За счет функций кишечной палочки происходит синтез витаминов К, группы В, фолиевой и никотиновой кислоты.
- Энтеробактерии необходимы для восстановления микрофлоры кишечника после пройденного курса приема антибиотиков.
- Функции лактобактерий направлены на образование антимикробного вещества. Тем самым уменьшают рост условно-патогенных и гнилостных прокариотов.
Вредные бактерии
Вредные микробы попадают в организм через воздух, пищу, воду и контактным способом. Если иммунитет ослаблен, то они вызывают различные заболевания. К числу самых распространенных вредных прокариотов относятся:
- Стрептококки групп А, В – населяют полость рта, кожу, носоглотку, половые органы, толстый кишечник. Снижают развитие полезных бактерий, соответственно, и иммунитет. Становятся главной причиной инфекционных болезней.
- Пневмококки – являются причиной возникновения бронхита, пневмоний, синусита и отита, менингита.
- Микробы гингивалис – в основном находятся в полости рта, вызывают заболевание периодонтит.
- Стафилококк – распространяется во всем организме человека, при снижении иммунитета и влиянии других факторов проявляется в заболеваниях кожи, костей, суставов, мозга, толстого кишечника и внутренних органов.
Микроорганизмы в толстом кишечнике
Микрофлора толстого кишечника меняется в зависимости от потребляемой человеком пищи, поэтому микробы могут вытеснять друг друга. С гнилостными бактериями можно бороться за счет молочнокислых микроорганизмов.
Человек живет с бактериями с самого рождения – очень крепка взаимосвязь микро- и макроорганизма. Поэтому для хорошего здоровья необходимо четко соблюдать баланс между полезными и вредными бактериями. Это сделать легко, придерживаясь личной гигиены и правильного питания.
Рис. 1. Человеческий организм на 90% состоит из микробных клеток. В нем содержится от 500 до 1000 всевозможных видов бактерий или триллионы этих удивительных жильцов, что составляет до 4-х кг совокупного веса.
Рис. 2. Бактерии, населяющие ротовую полость: Streptococcus mutants (зеленый цвет). Bakteroides gingivalis, вызывает периодонтит (сиреневый цвет). Candida albicus (желтый цвет). Вызывает кандидозы кожных покровов и внутренних органов.
Рис. 7. Микобактерии туберкулеза. Бактерии много тысячелетий вызывают заболевания у человека и животных. Туберкулезная палочка крайне устойчива во внешней среде. В 95% случаев передается воздушно-капельным путем. Чаще поражает легкие.
Рис. 8. Возбудитель дифтерии – коринебактерии или палочки Леффлера. Чаще развивается в эпителии слизистого слоя миндалин, реже гортани. Отек гортани и увеличенные лимфоузлы могут привести к асфиксии. Токсин возбудителя фиксируется на мембранах клеток сердечной мышцы, почек, надпочечников и нервных ганглиях и разрушает их.
Рис. 9. Возбудители стафилококковой инфекции. Патогенные стафилококки вызывают обширные поражения кожи и ее придатков, поражения многих внутренних органов, пищевую токсикоинфекцию, энтериты и колиты, сепсис и токсический шок.
Рис. 10. Менингококки – возбудители менингококковой инфекции. До 80% заболевших составляют дети. Инфекция передается воздушно-капельным путем от больных и здоровых носителей бактерий.
Рис. 11. Бордетеллы коклюша.
Рис. 12. Возбудители скарлатины стрептококки pyogenes.
Вредные бактерии микрофлоры воды
Местом обитания множества микробов является вода. В 1 см3 воды можно насчитать до 1 млн. микробных тел. Патогенные микроорганизмы попадают в воду от промышленных предприятий, населенных пунктов и животноводческих ферм. Вода с патогенными микробами может стать источником дизентерии, холеры, брюшного тифа туляремии, лептоспироза и др. Холерный вибрион и могут пребывать в воде достаточно много времени.
Рис. 13. Шигеллы. Возбудители вызывают бактериальную дизентерию. Шигеллы разрушают эпителий слизистой оболочки толстой кишки, вызывая тяжелый язвенный колит. Их токсины поражают миокард, нервную и сосудистую системы.
Рис. 14. . Вибрионы не разрушают клетки слизистого слоя тонкого кишечника, а находится на их поверхности. Выделяют токсин холероген, действие которого приводит к нарушению водно-солевого обмены в связи с чем организм теряет до 30 литров жидкости в сутки.
Рис. 15. Сальмонеллы — возбудители брюшного тифа и паратифов. Поражают эпителий и лимфоидные элементы тонкой кишки. С током крови попадают в костный мозг, селезенку и желчный пузырь, из которого вновь возбудители попадают в тонкий кишечник. В результате иммунного воспаления стенка тонкого кишечника разрывается и возникает перитонит.
Рис. 16. Возбудители туляремии (коккобактерии голубого цвета). Поражают респираторный отдел и кишечник. Обладают особенностью проникать в организм человека через целостные кожные покровы и слизистые глаз, носоглотки, гортани и кишечника. Особенность заболевания – поражение лимфоузлов (первичный бубон).
Рис. 17. Лептоспиры. Поражают капиллярную сеть человека, часто печень, почки и мышцы. Заболевание называют инфекционной желтухой.
Вредные бактерии микрофлоры почвы
Миллиарды «плохих» бактерий живет в почве. В 30-и сантиметровой толще 1-го гектара земли находится до 30-и тонн бактерий. Обладая мощным набором ферментов, занимаются расщеплением белков до аминокислот, тем самым принимают активное участие в процессах гниения. Однако эти бактерии приносят человеку немало неприятностей. Благодаря деятельности этих микробов очень быстро портятся продукты питания. Человек научился предохранять продукты длительного хранения путем стерилизации, засолки, копчения и замораживания. Некоторые виды этих бактерий способны испортить даже засоленные и замороженные продукты. попадают в почву от больных животных и человека. Некоторые виды бактерий и грибов пребывают в почве десятилетия. Этому способствует особенность этих микроорганизмов образовывать споры, которые долгие годы защищают их от неблагоприятных условий внешней среды. Они вызывают самые грозные заболевания – сибирскую язву, ботулизм, и столбняк.
Рис. 18. Возбудитель сибирской язвы. Десятилетия пребывает в почве в спорообразном состоянии. Особо опасная болезнь. Ее второе название – злокачественный карбункул. Прогноз заболевания неблагоприятный.
Рис. 19. Возбудитель ботулизма выделяет сильнейший токсин. 1 мкг этого яда убивает человека. Ботулотоксин поражает нервную систему, глазодвигательные нервы, вплоть до паралича и черепно-мозговые нервы. Смертность от ботулизма достигает 60%.
Рис. 20. Возбудители газовой гангрены очень быстро размножаются в мягких тканях организма без доступа воздуха, вызывая тяжелые поражения. В спорообразном состоянии сохраняется во внешней среде длительное время.
Рис. 21. Гнилостные бактерии.
Рис. 22. Поражение гнилостными бактериями продуктов питания.
Вредные бактерии, поражающие древесину
Ряд бактерий и грибов интенсивно разлагают клетчатку, играя важную санитарную роль. Однако среди них есть бактерии, вызывающие тяжелые заболевания животных. Плесневые грибы разрушают древесину. Деревоокрашивающие грибы окрашивают древесину в разные цвета. Домовой гриб приводит древесину в трухлое состояние. В результате жизнедеятельности этого гриба разрушаются деревянные постройки. Большой ущерб наносит деятельность этих грибов в разрушении животноводческих помещений.
Рис. 23. На фото видно, как домовой гриб разрушил деревянные балки перекрытия.
Рис. 24. Испорченный внешний вид бревен (синева), пораженных деревоокрашивающим грибом.
Рис. 25. Домовой гриб Merulius Lacrimans. а – ватообразная грибница; б – молодое плодовое тело; в – старое плодовое тело; г – старая грибница, шнуры и гниль древесины.
Вредные бактерии в пищевых продуктах
Продукты, обсемененные опасными бактериями, становятся источником кишечных заболеваний: брюшного тифа, сальмонеллеза, холеры, дизентерии и др. Токсины, которые выделяют стафилококки и палочки ботулизма , вызывают токсикоифекции. Сыры и все молочные продукты могут подвергнуться воздействию маслянокислых бактерий , которые вызывают маслянокислое брожение, в результате чего у продуктов появляется неприятный запах и цвет. Уксусные палочки вызывают уксусное брожение, что ведет к прокисанию вина и пива. Бактерии и микрококки, вызывающие гниение, содержат протеолитические ферменты, расщепляющие белки, чем придают продуктам дурно пахнущий запах и горький вкус. Плесенью покрываются продукты в результате поражения плесневыми грибами.
Рис. 26. Хлеб пораженный плесенью.
Рис. 27. Сыp пораженный плесенью и гнилостными бактериями.
Рис. 28. «Дикие дрожжи» Pichia pastoris. Фотография сделана с 600-кратным увеличением. Злостный вредитель пива. Повсеместно встречается в природе.
Вредные бактерии, разлагающие пищевые жиры
Маслянокислые микробы находятся повсюду. 25 их видов вызывают маслянокислое брожение. Жизнедеятельность жирорасщепляющих бактерий приводит к прогорканию масла. Под их воздействием прогоркают семена сои и подсолнечника. Маслянокислое брожение, которое вызывают эти микробы, портят силос, и он плохо поедается скотом. А влажное зерно и сено, пораженное маслянокислыми микробами, самосогревается. Влага, содержащаяся в сливочном масле, является хорошей средой, где размножаются гнилостные бактерии и дрожжевые грибы . Из-за этого масло портится не только снаружи, но и внутри. Если масло хранится долго, то на его поверхности могут поселиться плесневые грибы.
Рис. 29. Икорное масло, пораженное жирорасщепляющими бактериями.
Вредные бактерии, поражающие яйца и яичные продукты
В яйца бактерии и грибы проникают через поры наружной оболочки и ее повреждения. Наиболее чаще яйца инфицируются бактериями сальмонеллами и плесневыми грибами, яичный порошок — сальмонеллами и .
Рис. 30. Испорченные яйца.
Вредные бактерии в баночных консервах
для человека являются токсины ботулиновых палочек и палочек перфрингенс . Их споры проявляют высокую термоустойчивость, что позволяет микробам сохранять жизнедеятельность после пастеризации консервов. Находясь внутри банки, без доступа кислорода, они начинают размножаться. При этом выделяется углекислый газ и водород, от которых банка вздувается. Употребление в пищу такого продукта вызывает тяжелый пищевой токсикоз, который характеризуется крайне тяжелым течением и часто заканчивается смертью больного. Мясные и овощные консервы поражают уксуснокислые бактерии, в результате чего содержимое консерв закисает. Развитие не вызывает вздутие консерв, так как стафилококк не вырабатывает газы.
Рис. 31. Мясные консервы, пораженные уксуснокислыми бактериями в результате чего содержимое консерв закисает.
Рис. 32. Во вздутых консервах могут находиться ботулиновые палочеки и палочки перфрингенс. Вздувает банку углекислый газ, который выделяют бактерии при размножении.
Вредные бактерии в зерновых продуктах и хлебе
Спорынья и другие плесневые грибы, которые поражают зерна, являются самыми опасными для человека. Токсины этих грибов термоустойчивы и не разрушаются при выпечке. Токсикозы, вызванные употреблением такой продукции, протекают тяжело. Мука, пораженная молочнокислыми бактериями , имеет неприятный вкус и специфический запах, комковатая на вид. Уже испеченный хлеб поражается бациллой субтилис (Вас. subtilis) или «тягучей болезнью». Бациллы выделяют ферменты, расщепляющие хлебный крахмал, что проявляется, вначале, не свойственным хлебу запахом, а потом липкостью и тягучестью хлебного мякиша. Зеленая, белая и головчатая плесень поражают уже испеченный хлеб. Распространяется при этом она по воздуху.
Рис. 33. На фото cпорынья пурпурная. Низкие дозы спорыньи вызывают сильные боли, умственные расстройства и агрессивное поведение. Высокие дозы спорыньи вызывают мучительную смерть. Ее действие связано с сокращением мышц под воздействием алкалоидов гриба.
Рис. 34. Грибница плесени.
Рис. 35. Споры зеленой, белой и головчатой плесени могут попасть из воздуха на уже испеченный хлеб и поразить его.
Вредные бактерии, поражающие фрукты, овощи и ягоды
Фрукты, овощи и ягоды обсеменяют почвенные бактерии, плесневые грибы и дрожжи, которые вызывают кишечные инфекции. Микотоксин патулин, который выделяют грибы рода Penicillium , способен вызывать раковые заболевания у человека. Yersinia enterocolitica вызывает заболевание иерсиниоз или псевдотуберкулез, при котором поражаются кожные покровы, желудочно-кишечный тракт и другие органы и системы.
Рис. 36. Поражение ягод плесневыми грибами.
Рис. 37. Поражение кожи при иерсиниозе.
Вредные бактерии проникают в организм человека с продуктами питания, через воздух, раны и слизистые оболочки. Тяжесть заболеваний, вызванных болезнетворными микробами, зависит от ядов, которые они вырабатывают и токсинов, возникающих при их массовой гибели. В течение тысячелетий они приобрели множество приспособлений, позволяющих им проникать и удерживаться в тканях живого организма и противостоять иммунитету.
Изучить вредное влияние микроорганизмов на организм и разработать профилактические мероприятия – вот задача человека!
Хоть вы и можете думать, что вы владеете собой безраздельно, на самом деле вы делите свое тело с огромным количеством бактерий. В действительности считается, что в кишечнике человека содержится 100 триллионов бактерий, то есть в десять раз больше, чем в человеческом теле клеток. Эти бактерии, которые также называются кишечной флорой, влияют на здоровье человека самыми различными способами, начиная от извлечения энергии из пищи и заканчивая строительством имунной системы для защиты от вредных болезнетворных бактерий. Исследователи только начинают в полной мере понимать, какую роль играет кишечная флора в жизни человека.
Ожирение
Растущее число исследований показывают, что бактерии в кишечнике влияют на вес. Одно недавнее исследование показало, что люди, страдающие ожирением, имеют значительно меньшее разнообразие кишечной флоры, чем худые люди. Также проводятся исследования на животных, которые позволяют понять, как именно связаны проблемы с весом и кишечные бактерии. Даже мыши, которым была пересажена кишечная флора человека с ожирением, быстро набрали вес. Кроме того, эти мыши переняли и метаболизм того человека, соответственно, процессы усвоения пищи в организме ухудшились.
Болезни сердца
Когда кишечные бактерии питаются определенными продуктами, такими как яйца или говядина, они производят соединения, которые могут повысить риск возникновения сердечно-сосудистых заболеваний. Участники исследования с высоким уровнем этого соединения прошли тесты, которые показали, что их шанс получить сердечный приступ, инсульт или же даже умереть в течение ближайших трех лет в 2.5 раза больше, чем у людей, у которых уровень данного соединения низок. Хотя результаты и являются предварительными, они укрепляют существующие диетические рекомендации.
Иммунная система
Ваш кишечник является основной областью вашего тела, где иммунная система взаимодействует с тем, что ваш организм получает из внешнего мира. Таким образом, взаимодействие между вашими кишечными бактериями и вашими собственными клетками играет важную роль в развитии полностью функциональной иммунной системы. В лимфатической ткани в кишечнике содержится большой бассейн клеток, способный вызвать иммунный ответ.
Мозг
Нарушение в кишечной флоре может напрямую влиять на мозг, а также на поведение - так полагают ученые, проводившие эксперименты над животными. В 2011 году исследование на мышах показало, что животные, которым давали антибиотики, которые убивают кишечные бактерии, становились менее беспокойными, но когда кишечные бактерии восстанавливались, с ними возвращалось и беспокойство. Также стоит отметить, что мыши, которые получали антибиотики, также начали показывать признаки депрессии. Ученые подозревают, что кишечные бактерии производят химические вещества, способные оказывать влияние на мозг. И если кишечные бактерии все же играют роль в поведении человека, то существует вероятность того, что методы лечения, направленные на восстановление нормальной кишечной флоры, могут использоваться также для коррекции поведения у людей, страдающих психологическими расстройствами, а также заболеваниями желудочно-кишечного тракта.
Младенческие колики
Аномальные бактерии в кишечнике у младенца могут быть одной из причин колик, а также чрезмерного плача. В исследовании младенцев, которые плачут более трех часов в день без медицинской причины, в их кишечной флоре было обнаружено намного больше протобактерий, чем в кишечнике у здорового ребенка. Однако в большинстве случаев все анормальности исчезали в течение нескольких первых месяцев жизни, так что, вероятнее всего, они носят временный характер.
Хотя взаимодействие между нашим головным мозгом и кишечником изучалось в течение многих лет, оно намного сложнее, чем ранее предполагалось. Оказывается, что наш разум может в какой-то мере контролироваться бактериями кишечника.
Кишечник защищает нас от патогенов, но, в то же время, стимулирует выживание и рост в нем полезных для здоровья бактерий.
Подавляющее большинство этих одноклеточных микроорганизмов живут в толстой кишке, где в 1 грамме содержимого их обитает не менее 1 триллиона.
Оценка количества бактерий в нашем кишечнике является сложной задачей: на сегодняшний день самым приближенным считается предположение, что с каждым актом дефекации наш организм покидает около 40 триллионов бактерий, которые являются главным компонентом стула.
Чтобы представить себе, насколько велика эта цифра, надо принять во внимание, что наше тело состоит из примерно 30 триллионов клеток. Так что, в самом прямом смысле, мы больше бактерии, чем люди.
Большинство наших кишечных микроорганизмов принадлежат к 30-40 видам, но всего в кишечнике может быть до 1000 различных видов. Все вместе они называются микробиомом.
Конечно, бактерии получают пользу из тепла и питательных веществ в нашем кишечнике, но это не односторонние отношения – они также имеют определенное влияние на наш организм.
Некоторые их виды полезны для нас, расщепляя пищевые волокна на жирные кислоты с короткой цепью, которые затем абсорбируются в кишечнике и используются в организме. Они метаболизируют ряд химических соединений и играют важную роль в синтезе витаминов группы В и витамина К.
С другой стороны, недавнее исследование, проведенное в 2013 году, пришло к выводу, что нарушение регуляции кишечных бактерий может быть важным фактором в развитии воспалительных и аутоиммунных заболеваний.
Роль микробиома в сохранении здоровья и развитии заболеваний только начинает приоткрывать свои тайны. Последнее и – возможно – самое значительное открытие – это способность кишечных бактерий влиять на деятельность головного мозга и наше поведение.
Почему кишечник и мозг связаны между собой?
Связи между мозгом и кишечником осуществляются путем гормональных, иммунологических и нервных механизмов, через центральную и энтеральную нервную систему, которые регулируют функции кишечника. Все вместе они называются «ось кишечник-мозг».
Хотя на первый взгляд связи между кишечником и мозгом могут показаться неожиданными, мы все ощущаем их существование. Взаимосвязь между стрессом, беспокойством и учащенным опорожнением кишечника – ни для кого из нас не секрет.
Эти «диалоги» между мозгом и кишечником уже в течение некоторого времени изучаются учеными. Тем не менее, недавно перед исследователями забрезжил новый уровень этого партнерства – они теперь рассматривают влияние нашего микробиома на ось кишечник-мозг. Другими словами, ученые задались вопросом: влияют ли бактерии в нашем кишечнике на нашу психологию и поведение?
Исследователи пока еще только начинают приоткрывать завесу над тайнами оси «мозг-кишечник-микробиом».
Стресс и кишечник
У людей гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система является основным ответчиком на стресс любого вида. Это один из основных компонентов лимбической системы, который активно участвует в эмоциях и памяти.
Стресс активирует гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую систему и приводит к высвобождению кортизола – «гормона стресса» – который оказывает различные эффекты на многие органы, включая головной мозг и кишечник.
Таким образом, реакция мозга на стресс имеет прямое влияние на клетки кишечника, включая эпителиальные и иммунные клетки, энтеральные нейроны, интерстициальные клетки Кахаля (клетки, управляющие перистальтикой кишечника) и энтерохромаффинные клетки (клетки, синтезирующие серотонин).
С другой стороны, все эти клетки также находятся под влиянием нашей армии бактерий. Хотя механизмы, с помощью которыми микробиом регулирует деятельность мозга, менее известны, растет количество научных доказательств о том, что между ними существует двусторонний диалог.
Какие изменения в функциях мозга связывают с микробиомом?
Первые подозрения о том, что микробы могут в некоторой степени контролировать нашу умственную деятельность, появились более 20 лет назад. У пациентов с печеночной энцефалопатией (нарушения функций мозга при печеночной недостаточности) состояние существенно улучшалось после приема пероральных антибиотиков.
Более поздние исследования в 2013 году предоставили дополнительные доказательства того, что микробиом также влияет на состояние беспокойства и депрессивное поведение.
Еще одно важное наблюдение в 2014 году связало дисбиоз (дисбаланс микроорганизмов) с аутизмом. Дети с аутизмом часто имеют ненормальный и менее разнообразный состав бактерий в кишечнике. Одно исследование пришло к выводу: «Мы подозреваем, что кишечные микроорганизмы могут изменять уровень метаболитов, связанных с нейромедиаторами, которые влияют на взаимосвязь между кишечником и мозгом, и/или изменяют функционирование мозга. Корреляция между кишечными бактериями и метаболитами, связанными с нейромедиаторами, – это ступенька к дальнейшему изучению и лучшему пониманию перекрестных взаимосвязей между кишечными бактериями и аутизмом».
Исследователи в 2004 году заметили, что у специально выведенных мышей, не имеющих кишечных бактерий, наблюдалась усиленная реакция гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы на стресс. Дальнейшие эксперименты с использованием таких же мышей продемонстрировали, что отсутствие кишечных бактерий также влияет на функции памяти.
Стерильные мыши были полезным инструментом для изучения оси микробиом-кишечник-мозг. Они помогли доказать, что существует какая-то взаимосвязь, но эти результаты было невозможно экстраполировать на людей, так как в естественных условиях стерильного человека не существует.
Другие исследования использовали различные подходы: одни из них изучали влияние нейроактивных веществ, вырабатываемых микрофлорой кишечника; другие изучали отличия в составе микрофлоры кишечника у людей с психиатрическими или неврологическими заболеваниями.
Эти исследования, в общем, не были убедительными. Даже при обнаружении изменений в кишечной микрофлоре, продолжала существовать извечная проблема курицы и яйца: было ли психиатрическое заболевание вызвано изменением микрофлоры кишечника, или же наоборот – микрофлора кишечника изменилась вследствие нарушений психиатрического состояния пациента? Или существует двустороннее взаимодействие?
Как кишечная микрофлора может влиять на мозг?
Как известно, стресс увеличивает проницаемость слизистой оболочки кишечника; это обеспечивает бактериям более легкий доступ к клеткам энтеральной иммунной и нервной системы. Это может быть один из способов, с помощью которых микроорганизмы влияют на нас. Тем не мерее, был обнаружен другой, более прямой путь.
Одно исследование, используя пищевые патогенны, предоставило доказательства того, что бактерии в кишечнике могут активировать стресс, непосредственно влияя на блуждающий нерв – черепно-мозговой нерв, который иннервирует большое количество внутренних органов, включая верхнюю часть пищеварительного тракта.
Более прямой путь также может включать непосредственный контакт микробиома с чувствительными нейронами энтеральной нервной системы. Исследования 2013 года показали, что эти чувствительные нейроны менее активны у стерильных мышей. После того, как этим мышам дали пробиотики для восстановления микробиома, уровни активности этих нейронов вернулись к норме.
Пробиотики влияют на психологию
Если у стерильных мышей были обнаружены различия в поведении, то следующим был вопрос о том, сможет ли добавление кишечных бактерий вызвать подобные изменения у животных. Мета-анализ, опубликованный в июле 2016 года в Journal of Neurogastroenterology and Motility, сопоставил результаты исследований, изучавших влияние пробиотиков на функционирование центральной нервной системы у людей и животных.
Они проанализировали 25 исследований на животных и 15 исследований на людях, в большинстве из которых применялись бактерии родов Bifidobacterium и Lactobacillus в течение 2-4 недель. Ученые пришли к выводу: «Эти пробиотики показали эффективность в улучшении психических расстройств поведения, включая беспокойство, депрессию, аутизм, обсессивно-компульсивное расстройство, способности памяти».
Другое исследование, опубликованное в 2014 году в PLOS One, обнаружило, что возрастное ухудшение памяти у крыс может быть обращено вспять с помощью повышения уровней микроорганизмов Actinobacteria и Bacterioidetes в кишечнике с помощью пробиотиков.
Будущее оси микробиом-кишечник-мозг
Перед учеными, которые исследуют тайны оси микробиом-кишечник-мозг, впереди еще очень длительный и извилистый путь. Без сомнения, в этом процессе участвует множество различных веществ.
Возмжно, в отдаленном будущем будут созданы лекарственные средства, специфически влияющие на микробиом при различных психиатрических заболеваниях; микробиом может стать системой раннего предупреждение об развитии некоторых болезней и даже диагностическим инструментом.
На данный момент, все, то мы можем сделать – это обдумать влияние, которое бактерии оказывают на наше ежедневное состояние ума. Нас также должно удивить и поразить то, что такие умные люди, каковыми мы себя считаем, частично находятся под контролем одноклеточных форм жизни.
Возможно, нам не помешало бы вспомнить, что бактерии существовали в течение миллиардов лет до появления человека на Земле и, скорее всего, переживут наш вид еще на миллиарды лет.
Мы стараемся дать максимально актуальную и полезную информацию для вас и вашего здоровья. Материалы, размещенные на данной странице, носят информационный характер и предназначены для образовательных целей. Посетители сайта не должны использовать их в качестве медицинских рекомендаций. Определение диагноза и выбор методики лечения остается исключительной прерогативой вашего лечащего врача! Мы не несёт ответственности за возможные негативные последствия, возникшие в результате использования информации, размещенной на сайте сайт