Психология и микробиология представляют собой необычное сочетание, принадлежащее к разным дисциплинам и охватывающее различные методологии и уровни анализа. Какую пользу может принести попытка связать их?
В кишечнике находится скрытое королевство, огромное количество микроорганизмов, которые образуют экосистему огромной сложности и генетического разнообразия. Микробиом кишечника определяется как совокупность этих соразмерных микроорганизмов и их геномов, обитающих в кишечнике. Важность кишечных микробов для общего здоровья впервые была отмечена российским биологом Эли Мечниковым в начале XX века, который заметил, что сельские жители в конкретном регионе Болгарии живут необычайно долго, что, в конечном счете, он объясняет присутствием микроорганизмов в их молочных продуктах. С тех пор было установлено, что бактерии коррелируют с метаболизмом, ожирением и иммунитетом хозяина.
Большой интерес также вызвал прием пробиотиков и пребиотиков, которые, как представляется, дают целый ряд полезных для здоровья результатов, включая ингибирование вызванного питанием ожирения, регулирование сердечно-сосудистой функции и артериального давления.
В отличие от более устоявшихся ролей соразмерных микробов в общем состоянии здоровья и различных физиологических процессов, исследования бактериального вклада в нейронные процессы - являются сравнительно новыми элементами основной программы исследований. Несмотря на молодость этой области, возникновение отношений бактерий и мозга при посредничестве оси кишечник-мозг, стало предвестником изменения парадигмы в неврологии. Кишечник оказывает значимое влияние на нервную систему.
Все соразмерные микробные организмы имеют симбиотические отношения на протяжении всей жизни с хозяевами. В более общем плане, многоклеточная жизнь на протяжении всей эволюционной истории носила одноклеточный характер. Человек и другие гоминиды развивались и диверсифицировались вместе со своими кишечными бактериями в течение не менее 15 миллионов лет. Этот близкий бактериальный взаимозависимость предполагает возможность того, что многие биологические и психологические характеристики хозяина могут быть получены из симбиотической связи с его соразмерными бактериями. Важно отметить, что кишечные бактерии, как известно, не имеют прямого контакта с мозгом и остаются в кишечнике.
Микробные ассоциации со стрессом и эмоциями
Одним из основных направлений исследования бактериально-мозговой взаимосвязи является роль микробиома в эмоциональном переживании, особенно при тревоге и депрессии. Действительно, именно причинно-следственное воздействие бактерий на стресс и тревогу первым предупредило исследователей о возможности бактериального вклада в психологические процессы. В последнее время научно-исследовательская деятельность была расширена с целью изучения воздействия психобиотиков.
В докладе, вызвавшем большой интерес к бактериальному вкладу в нейро развитие, описана аномальная активация гипоталамусно-гипофизарно-надпочечниковой оси у мышей без микробов, которые рождаются и развиваются полностью при отсутствии микроорганизмов. По сравнению с нормально колонизированными мышами, эти мыши, не содержащие микробов, подвергавшиеся воздействию вызывающих стресс физических ограничений, демонстрировали преувеличенную эндокринную реактивность. Эти результаты дали первые признаки причинно-следственной роли бактерий в возникновении и регулировании стрессовых нейросхем и факторов нейронного роста.
Основная часть исследований, посвященных психологическому воздействию кишечных бактерий на грызунов, сосредоточена в основном на отрицательных эмоциональных состояниях, таких как стресс, тревога и депрессия. Например, поведенческое отчаяние у грызунов индексируется недостаточной борьбой за выход из ядовитых стимулов и ситуаций, вызывающих отвращение. Тревогу вызывает то, насколько грызун готов исследовать незнакомые места, такие как центр большого открытого пространства.
Время, затрачиваемое на изучение незнакомой среды, является ключевой поведенческой особенностью подхода и необходимо для адаптации к новым ситуациям. Негативные эмоциональные состояния, такие как стресс и тревога, тесно связаны со снижением исследовательско-ориентированного подхода.
Мыши, свободные от микробов, страдают нарушениями в поддержании ассоциаций, вовлеченных в нормальное состояние страха, и поэтому демонстрируют снижение поведения страха в ответ на контекстуальные сигналы, предшествующие ядовитым стимулам [28]. Другими словами, кишечные бактерии необходимы для нормального развития процессов усвоения страха. Этот поведенческий профиль регулировался измененной экспрессией генов в миндалине и был частично смягчен путем повторной колонизации традиционным микробиомом.
Бактерии, эмоции и воспаление
Воспаление - это адаптивный физиологический процесс, организованный иммунной системой в ответ на патогенные микроорганизмы и травмы, который защищает организм от инфекции. Среди биологических изменений, связанных с воспалением, следует отметить активность цитокинов, белков, модулирующих воспаление. Воспалительные цитокины усиливают воспаление и включают, например, интерлейкин-1, интерлейкин-12, фактор некроза опухоли-а и интерферонг.
Противовоспалительные цитокины снижают воспаление и включают интерлейкин-4, интерлейкин10 и интерлейкин-13. Некоторые цитокины, такие как интерлейкин-6, могут обладать противовоспалительными или провоспалительными свойствами в зависимости от контекста, в котором они выделяются. Хотя нормальная иммунологическая активность требует баланса между обеими формами цитокинов, депрессия часто ассоциируется с повышением уровня провоспалительных цитокинов и общим воспалением.
Стереотипное поведение при социальной изоляции, депрессии, апатии, может быть просто побочным продуктом иммунной активации или адаптации, способствующей положительному влиянию социальной изоляции на инклюзивность больного человека. Воспаление также вызвано нарушением барьерной функции кишечника, в результате чего кишечный барьер хозяина, ограничивающий содержимое кишечника, ослабевает. Это позволяет бактериям или бактериальным продуктам проникать в системную циркуляцию. Иммунная система хозяина обнаруживает потенциально болезнетворные бактерии и вызывает воспалительную реакцию. Снижение целостности барьера, увеличение бактериальной транслокации и сопутствующего воспаления были связаны с патофизиологией депрессии и других психических состояний у человека.
Механизм, лежащий в основе психо биотического воздействия на эмоции, вероятно, предполагает снижение количества провоспалительных цитокинов и увеличение количества противовоспалительных цитокинов, которые снижают общее воспаление как самостоятельно, так и во взаимодействии друг с другом. Пробиотики также могут уменьшить воспаление, повышая целостность кишечного барьера, тем самым предотвращая дальнейшую бактериальную транслокацию.
В целом, эти изменения указывают на общий сдвиг в сторону снижения уровня воспаления, которое может стать основой аффективных преимуществ, связанных с приемом пребиотиков и пробиотиков. Однако некоторые исследования выявили эмоциональные преимущества психобиотиков при отсутствии изменений в концентрациях цитокинов. Изменения воспаления являются скорее частичным, чем полным медиатором этих эффектов.
