Исследования показали, что кишечная микрофлора стимулирует осторожность и боязливость у мышей. Бактерии влияют на формирование поведения в процессе развития организма, при этом они регулируют содержание ряда нейромедиаторов и контролируют активность около 40 генов в нейронах мозга.

Одна из множества желудочно-кишечных бактерий — Bacillus coagulans (фото Eye of Science).

Если посчитать всех бактерий, живущих у нас на коже и в кишечнике, число бактериальных клеток в десять раз превзойдёт число клеток человеческого тела. А если считать по генам, то 30 тыс. наших генов противостоят более чем 3 млн генов различных бактериальных штаммов, обитающих у человека. В общем, как шутят биологи, это ещё вопрос, сколько в человеке от человека.

Симбиотические микроорганизмы воздействуют едва ли не на все аспекты человеческой физиологии. Про помощь в пищеварении и говорить ненадо — и так все знают. Кишечные бактерии влияют на использование организмом витамина B6, от которого зависит здоровье нервов и мышц. Бактерии выступают иммуномодуляторами и могут определять развитие аутоиммунных заболеваний вроде рассеянного склероза. Они связаны с психологическим ответом организма на стресс, хотя остаётся неясным, обостряют ли они стрессовое состояние или, наоборот, служат «успокаивающим». Даже развитие аутизма не обходится без кишечных бактерий: известно, что при некоторых расстройствах психического развития меняется состав кишечной микрофлоры, что сопровождается обострением симптомов заболевания. Более того, новые биохимические тесты для определения аутизма основаны на определении продуктов бактериального обмена веществ.

Учёные из Каролинского института (Швеция) и Института генома (Сингапур) опубликовали в журнале PNAS статью, в которой впервые оценивается влияние желудочно-кишечной микрофлоры на физиологию мозга и поведение.

Исследователи под руководством Свена Петтерсена выращивали мышей, полностью лишённых микрофлоры, и сравнивали поведение и биохимию мозга таких животных с их нормальными родственниками. Оказалось, что «безмикробные» грызуны отличались большей активностью и меньшей боязливостью и тревожностью. Когда мышам предлагали остаться в тёмном ящике или переместиться в ярко освещённый, животные без бактерий выходили на свет и проводили там больше времени, чем их товарищи с нормальной микрофлорой. В другом тесте, где мышам предлагали исследовать новую территорию, грызуны с бактериями более охотно выходили на безопасный, огороженный стенами участок. А вот мыши без микробов храбро исследовали абсолютно открытое пространство.

Поскольку бактерии появляются в кишечнике вскоре после рождения, исследователи решили проверить, можно ли восстановить нормальное поведение у животных, которые росли без бактерий, попросту введя им кишечных симбионтов. Оказалось, научить бояться взрослых мышей таким образом было невозможно. Если же получателями бактерий были молодые мыши, впоследствии они демонстрировали стандартные боязливость и осторожность. Из чего было сделано такое заключение: бактерии оказывают решающее влияние на мозг и поведение в какой-то конкретный период индивидуального развития.

Наконец, биохимические исследования показали следующее: у «безмикробных» мышей в мозгу было подавлено образование двух белков-нейротрофинов: ростового фактора нервов NGF1-A и нейротрофического фактора мозга BDNF. Оба важны для роста и питания нервных клеток. С другой стороны, изменения в поведении мышей сопровождались изменением в уровне нейромедиаторов допамина, серотонина и норадреналина, но не везде, а только в одной части мозга — стриатуме (полосатом теле). Эта структура отвечает за координацию движений и мышечный тонус. При этом ни «центральный административный орган» — кора полушарий мозга, ни центр памяти, обучения и эмоций — гиппокамп, в которых также задействованы упомянутые нейромедиаторы, не меняли свою активность у мышей без кишечных бактерий. При сравнении активности генов оказалось, что под бактериальную регуляцию попадают около 40 генов.

Как бактерии, сидящие в кишечнике, сообщают клеткам мозга, какие гены активировать, а какие — нет? Ответ на этот вопрос пока неизвестен, но можно предположить, что такая связь осуществляется через блуждающий нерв, соединяющий кишечник с мозгом. Более того, существуют данные, что инфицированность сальмонеллами стимулирует активность некоторых генов в мозговых нейронах и что такая стимуляция не проходит, если нерв перерезать. С другой стороны, у бактерий всегда есть в распоряжении кровеносная система человека: кровь в любом случае донесёт химический сигнал до мозга...

На первый взгляд результаты работы учёных, если немного преувеличить, выглядят как сценарий очередных «Секретных материалов»: таинственные чужаки, притаившиеся в наших телах, управляют мыслями и чувствами человека. Впрочем, сами исследователи направляют силу собственного воображения в другое русло: по их словам, обнаружение прямой связи между кишечной микрофлорой и состоянием нашего мозга открывает необычные возможности для лечения самых разных умственных и психических расстройств.