Nyligen publicerade tidskriften Nature en annan artikel som beskyller ett antal mänskliga sjukdomar, inklusive psykiska, på mikrober - invånarna i våra tarmar. Under ett halvt sekel av att studera tarmbakterier har forskare inte kunnat avgöra vad de ger mer - nytta eller skada. Men vi lyckades se till att bland annat mikrober kan orsaka förändringar i mänskligt beteende och mental hälsa. Vi översätter deras signaler från mikrobiellt språk till mänskligt språk och uppmanar läsaren att själv bestämma om bakterier är vänner eller fiender (men vi lovar inte att de inte kommer att påverka hans åsikt).
Om mikrober och människor
Kommer du ihåg den sovjetiska tecknade filmen om en älg, på vars horn skogsdjur red och skapade ett hus där? Vår kropp är samma älg för biljoner encelliga organismer (de flesta av dem bakterier), som tillsammans kallas mikrober, mikroflora eller mikrobiota. Du kan till och med säga att vi och våra mikrober utgör en metaorganism, som måste betraktas som en helhet, eftersom det inte finns några människor utan mikrober.
Människor och mikrober har förenats i namnet på det mest värdefulla som en levande organism behöver - mat. Folk vet hur man får det och mikrober kan smälta det. För fredlig samexistens måste de dock uppfylla icke-aggressionspakten. Genom att agera på ackumulering av immunceller i tarmväggen dämpar bakterier därför det möjliga immunsvaret. Om detta inte händer, till exempel på grund av brist på bakterier, blir personens immunitet mer aggressiv. Förmodligen är det just på grund av detta att barn som växte upp i tillstånd med lågt bakterieinnehåll (ren, ur kontakt med modern och hennes mjölk) är mer benägna att utveckla allergier och autoimmuna sjukdomar. För sin del förstör mikrober inte tarmväggen. De förblir dock fredliga grannar endast tills de tränger in i människokroppen. Där orsakar de allvarlig inflammation,som inte är lätt att hantera.
Dessutom kräver mikrober skydd av sina intressen. Till exempel är det viktigt för dem att de regelbundet får mat och att tarmväggen inte skadar dem. För att göra detta släpper de signalmolekyler som reglerar aktiviteten hos de omgivande värdcellerna, till exempel absorption eller utsöndring av enzymer eller till och med deponering av fett (ja, det finns bevis för att fetma är förknippat med en obalans i tarmmikrobiota). Och slutligen leder sådant samexistens ibland till konstiga effekter. Till exempel kan mikrober intaga eller modifiera läkemedel som tas av värden, vilket ibland reducerar effektiviteten av behandlingen. Eller så kan de utsöndra sitt DNA (som en del av genutbyte med andra bakterier), som kan absorberas av de omgivande värdvävnaderna. Hittills finns det inga entydiga bevis för att bakteriegener fungerar i cellerna i tarmväggen. Liknande fall är dock kända hos insekter och maskar. Och i det mänskliga genomet hittades vissa sekvenser som misstänkt liknar de bakteriella. Det är förmodligen lite mer gemensamt mellan oss och våra mikroinvånare än det verkar vid första anblicken.
Vad gör mikrober i människokroppen? Illustration: Mikhail Fomin, vinden.
Å ena sidan visar det sig att faran alltid är nära. Å andra sidan är det omöjligt att bli av med det, eftersom frånvaron av mikrober blir ännu värre konsekvenser än deras närvaro. Så, till exempel, enligt "hygienhypotesen", är överdrivet strävan efter renlighet och hygien skadligt för hälsan och tidig kontakt av barnet med bakterier och allergener stärker tvärtom immunsystemet. Emellertid publiceras fortfarande artiklar vars författare betraktar mikrober som parasiter som använder människor för sina egna behov. Och här blir inflytandet från mikrobiota på det mänskliga nervsystemet ett starkt argument.
Kampanjvideo:
Vägen till hjärnan genom magen
Det verkar, var är hjärnan och var är magen? Ändå är det första som kroppen behöver för överlevnad mat, vilket innebär att hjärnan tydligt måste förstå om den är där, vad som händer med den och om matsmältningssystemet fungerar bra. Speciellt för detta finns enterokromaffinceller i tarmväggen - mikrogland, som utsöndrar många reglerande ämnen. Vissa av dem verkar på celler i närheten och stimulerar eller bromsar matsmältningen. Andra aktiverar nervceller i tarmväggen, särskilt i slutet av vagusnerven, som går direkt till hjärnan. Dessutom finns smärtsamma ändar under tarmytan, som också svarar på ämnen utsöndrade av enterokromaffinceller, och kan signalera att kroppen har ätit något fel. Slutligen är tarmväggen befolkad med immunceller,känslig för penetrerande ämnen. När en fiende upptäcks, utlöser dessa celler inflammation, medan substanser frigörs som verkar på nervändarna och kommer in i blodomloppet. Således kan stress gå från lokalt till globalt.
Naturligtvis visas information om bakteriernas aktivitet också snabbt i hjärnan. För det första stimulerar "fredliga" mikrober matsmältningen, och många av de livsmedel som de smälter eller syntetiserar kommer in i blodomloppet. Exempelvis kortkedjiga fettsyror (genom att bryta ned den får vi 5-10% av vår dagliga energi). Hjärncellerna har receptorer som fångar dem och signalerar en känsla av mättnad. Dessutom utvecklas hjärnan bättre med energiresurser. Schizofreni och bipolär störning är vanligare hos barn som är undernärda i livmodern. En ökning av mängden kortkedjiga fettsyror i blodet stimulerar tvärtom inlärning och minne.
För det andra kommunicerar bakterier aktivt med tarmväggen (och genom den med värdens hjärna) och frisätter ämnen som verkar på enterokromaffinceller. Intressant nog är signalämnena i bakterier bara direkta analoger av våra egna hormoner och neurotransmittorer: det visade sig att tarmmikrofloran kan producera noradrenalin, dopamin, serotonin, testosteron, histamin, såväl som neurotransmitter gamma-aminobutyric acid och proteiner - aptitregulatorer (till exempel, ghrelin och leptin). Dessutom kan vissa bakterier utsöndra bensodiazepiner - ämnen som har en lugnande effekt (bland deras släktingar, till exempel den berömda lugnande fenazepam). Forskare tror att alla dessa signalmolekyler är väldigt forntida och användes av bakterier för att kommunicera med varandra tillbaka på den tiden.när flercelliga organismer bara utvecklades. Det vill säga tarmens mikroflora fungerar som ett extra järn i människokroppen.
Illustration: Mikhail Fomin, vinden.
Så vad vill mikrober?
I en första tillnärmning är motivet för mikrober inte svårt: de vill ha mat. Om det inte finns tillräckligt med näringsämnen för dem, kan de utsöndra ämnen som stimulerar smärtsamma ändar i tarmväggen. Det finns till och med en skrämmande hypotes att kolik hos spädbarn också orsakas av bakterier: smärta får kroppen att omdirigera inre energiresurser till tarmområdet, och gråt (orsakat av mikrobernas inverkan på hjärnan) lockar föräldrar som försöker mata barnet för att lugna det.
Om ägaren är tillräckligt gammal är det möjligt att reglera sin livsmedelsproduktion direkt genom sitt nervsystem. Till exempel, med tillräckligt med mat, syntetiserar några av våra gynnsamma grannar den essentiella aminosyran tryptofan, som är basen för vår kropps produktion av serotonin, det så kallade "lyckohormonet". Serotonin reglerar i sin tur aktiviteten i nervsystemet och orsakar känslor av mättnad, lugn och glädje. Med brist på mat kan mikrobiella hormoner och en neurotransmitter flytta beteende mot ångest och utforskande beteende. I ett berömt experiment transplanterade forskare mikroflora från en rad möss med ökad ångest till normala möss, och deras ångestnivå ökade också. Funktioner hos mikrobiota har också hittats hos personer med beteendestörningar, såsom de som lider av depression, schizofreni och anorexi. Forskare tror att obalanser i neurotransmitter orsakade av tarmbakterier kan vara orsaken till dessa störningar.
Dessutom önskar bakterier sin favoritmat. Mikrobiota består av många typer av bakterier som skiljer sig i deras dietpreferenser. Och varje typ av bakterier försöker verka på värdens kropp på ett sådant sätt att de ofta äter exakt sina favoritämnen. Det är förmodligen varför sammansättningen av tarmmikrofloran också skiljer sig hos personer som följer olika dietregimer: de dominerande mikroberna orsakar begär efter olika typer av mat. De kan uppnå detta, till exempel genom att omfördela smaklökar. Det är känt att känslan av smak kan förändras under operationer i tarmen, under vilken den mikrobiella kompositionen oundvikligen förändras. Men även hos dem som följer samma diet, kan bakterier orsaka en förändring i matpreferenser. Forskare har jämfört innehållet av bakteriella ämnen i urinen hos godis och människor som är likgiltiga med godis,som ändå åt detsamma. Det visade sig att dessa ämnen i urinen är olika! Det visar sig att sugen efter socker kan tillhöra mikrofloran och inte dess ägare. Så om det verkar som om du är patologiskt kär i choklad, är det möjligt att dina mikrober faktiskt älskar det.
Slutligen vill mikrober resa, ange andra organismer och utbyta gener med avlägsna släktingar som bor med andra värdar. Därför skulle det vara fördelaktigt för dem att öka en persons socialitet. Det har faktiskt visat sig att möss som är uppvuxna i en groddfri miljö uppvisar beteendemönster som liknar de hos autistiska människor, eftersom de inte får en intern socialiseringssignal. Dessutom har forskare identifierat skillnader i mikrobiota hos barn med autismspektrumsjukdomar från friska barn. De flesta autistiska barn begränsar dock sin kost till en liten uppsättning mat. Det antas att detta beror på obalansen i deras mikroflora: vissa mikrober är många, andra är nästan inga, därför är smakpreferenser starkt partiska, och det finns inte tillräckligt många samtal för bakterier.
Smittsam aptit
Så många beteendemässiga egenskaper eller störningar kan vara bakteriella till sin natur. Detta leder till två slutsatser som sannolikt kommer att påverka framtidens medicin.
1) Beteendeegenskaper kan överföras av mikrober.
Detta stöds av ett experiment med möss, där transplanteringen av mikroflora förändrade deras beteende mot mer alarmerande. Dessutom har forskare beräknat att personer med nära bekanta som är överviktiga har en ökad risk att utveckla samma symptom. Det är möjligt att benägenheten till fetma också kan överföras tillsammans med mikrober, även om detta ännu inte har bevisats direkt. Slutligen finns det en hypotes om att smakpreferenser (som, som vi redan vet, också kan förändras under påverkan av bakterier) är närmare i medlemmar i samma familj än hos okända människor. Detta gör det förmodligen möjligt att avslöja "hemligheten med mammas borscht" - mat som tillagas hemma kan verka smakligare än andra, inte bara för att en person vänjer sig från barndomen, utan också för att hans släktingar har den närmaste sammansättningen av bakterier till honom,som kräver samma näringsämnen.
2) Beteendefunktioner kan behandlas med mikrober.
Fler och fler sjukdomar verkar vara förknippade med skillnader i tarmmikrobiota. Till exempel nyligen kunde forskare i 100% av fallen skilja mellan personer som lider av depression och friska människor med endast avföringsanalys. Och när orsaken blir känd öppnar möjligheterna till behandling sig. Och trots att allmänt tillgänglig mikrobiell terapi ännu inte har utvecklats, visar isolerade studier fantastiska resultat. Exempelvis kunde samma depression botas mer framgångsrikt när antidepressiva kombinerades med antibiotika (förstör överskott av tarminvånare). Och fekala transplantationer (komplexa förfaranden där bakterier tas bort från avföringen hos friska människor, packade i kapslar och matas till patienter med dem) har minskat svårighetsgraden av autismsymtom hos människor. Slutligen har mikrobiellt förebyggande också bär frukt: bland en grupp barn,som regelbundet matades med probiotika (det vill säga en uppsättning mikrober från "normal" mikroflora), ingen utvecklade varken Aspergers eller Attention Deficit Hyperactivity Disorder, medan i kontrollgruppen 17% av barnen växte upp med en av dessa beteendeanormaliteter.
***
De senaste nyheterna från våra tarmgrannars liv får oss att ompröva våra syn på livet. Mycket av vad som tidigare ansågs vara en oförstörbar (och ibland obotlig) egenskap hos människokroppen visar sig vara ett resultat av mikrobiell obalans. Du undrar ofrivilligt: var är den verkliga personen, inte underlagt dessa mikroskopiska manipulatorer? Under tiden letar forskare efter ett sätt att förhandla med dem, det rekommenderas att inte få panik och dricka kefir: studier har visat att mjölksyrabakterier inte bara förbättrar matsmältningen, utan också munar upp, och det blir roligare att vänta på nästa upptäckter.
