В кишечнике млекопитающих обитает большое разнообразие микробиоты, которые являются ключом к здоровому метаболизму. Начиная с ранних периодов жизни млекопитающих, эти простейшие, археи, эукариоты, вирусы и бактерии колонизируют кишечник млекопитающих, формируя симбиотические отношения, которые сохраняются на протяжении всего жизненного цикла организма.
С появлением генетических инструментов, вычислительных мощностей и технологий секвенирования исследователи смогли глубже погрузиться в понимание отдельных микробных сообществ. Благодаря совместным усилиям такие проекты, как Проект микробиома человека (HMP) и Коллекция генома бактерий желудочно-кишечного тракта человека (HGG), разработали эталонные геномы, каталогизирующие микробные сообщества здоровых людей в различных участках человеческого тела: носовых проходах, полости рта, коже, желудочно-кишечном тракте и урогенитальном тракте. В организме человека эта микробиота насчитывает порядка 1013-1014 клеток, состоящих из бактериальных типов Firmicutes, Bacteroides, Proteobacteria, Actinobacteria, Fusobacteria и Verrucomicrobia. Фирмикуты и бактероиды на сегодняшний день являются наиболее распространенными, занимая около 90% кишечного микробиома [2].
Это не означает, что в составе микробиома не происходят изменения. Скорее всего, микробные сообщества динамичны, особенно в детском возрасте, и меняются в разные моменты времени в течение жизни человека. Эти изменения в значительной степени зависят от факторов окружающей среды. Микробная колонизация кишечника начинается вскоре после рождения, при этом состав микробиоты зависит от способа родов и кормления[2, 3]. У младенцев, родившихся вагинально, доля последовательностей гена 16S рРНК кишечной микробиоты у матерей выше, чем у детей, родившихся через кесарево сечение (кесарево сечение). Это связано с тем фактом, что младенцы, родившиеся вагинально, подвергаются воздействию фекальных и вагинальных бактерий матери, в то время как младенцы, перенесшие кесарево сечение, приобретают микробы с кожи и из больничной среды. Интересно, что кесарево сечение демонстрирует снижение разнообразия микробиоты, задержку колонизации бактероидов и связано с повышенной вероятностью развития аллергии и астмы. Другие факторы, влияющие на разнообразие микробиома на этой ранней стадии развития, включают в себя, находится ли ребенок на грудном вскармливании или на искусственном вскармливании, использование антибиотиков, генетику и географическое положение.
Общий состав кишечной микробиоты младенцев в значительной степени характеризуется протеобактериями и актинобактериями, разнообразие которых увеличивается и сходится к преимущественно Firmicutes и Bacteroides по мере взросления младенца. Однако, как только микробиом хорошо сформировался, он приобретает общий основной состав внутри человека. Далее было высказано предположение, что разные люди сохраняют “основной микробиом”, состоящий из сходного набора микробных генов, которые могут кодироваться разными видами микробов [5]. Метагеномные исследования идентичных (или монозиготных) и разнояйцевых (дизиготных) близнецов дополнительно показали, что у особей из одной семьи более схожие последовательности 16s рРНК, чем у неродственных особей, при этом существенных различий в бактериальном разнообразии между двумя типами близнецов нет. Однако другие исследования показали, что монозиготные близнецы демонстрируют наибольшее сходство в видах бактерий, присутствующих в их микробиоте, что позволяет предположить, что геном хозяина влияет на его состав.
Независимо от различий в микробиоте между индивидуумами, кишечная микробиота у большинства индивидуумов обычно остается стабильной в течение значительного периода после достижения совершеннолетия. Эта стабильность необходима для симбиотических отношений между хозяином и микробиотой. Кишечная микробиота играет важную роль, особенно в пищеварении и обмене веществ, поскольку микробиота может “компенсировать” метаболические пути, явно не присутствующие в геноме млекопитающих, тем самым повышая нашу способность переваривать соединения и извлекать энергию [1]. Кроме того, стабильная микробная экология необходима для иммунного здоровья, поскольку нарушения могут привести к тому, что хозяин станет восприимчивым к инфекции и заболеваниям, включая воспалительные заболевания кишечника (ВЗК) и целиакию [6].
Интересно, что микробиом кишечника сохраняет определенную степень пластичности и может изменяться в ответ на экзогенные факторы [1]. Диета и антибиотики могут играть определенную роль в изменении состава микробиома, хотя и с в значительной степени краткосрочными эффектами [4]. Таким образом, микробиом кишечника является живой и динамичной сущностью, подверженной колебаниям в рационе, окружающей среде и состоянии здоровья — как физического, так и психического.
Одной из самых простых и наиболее влиятельных причин изменений в кишечной микробиоте младенцев является общий процесс старения. По мере того, как младенцы растут и начинают потреблять разные продукты и вырабатывают специфическую диету, микробиота кишечника становится все более уникальной для каждого человека. Хотя этот процесс старения универсален для здоровья каждого человека и его микробиома желудка, существуют и другие факторы, которые также могут влиять на микробиоту кишечника — одним из наиболее заметных является психическое здоровье.
Связь между желудком и мозгом
Здоровье желудка и психическое здоровье имеют больше связей, чем мы предполагаем, в основном из-за нашего кишечного микробиома. Такие ощущения, как “выворачивание живота”, а также “бабочки в животе”, - это не просто выражения, используемые для описания общего чувства тревоги, а реальные физические ощущения, которые могут влиять на то, как наш мозг думает и функционирует.
Для младенцев это означает, что общее чувство тревоги или неблагоприятный жизненный опыт могут повлиять на физическое здоровье их желудка на всю оставшуюся жизнь. Высокие показатели ранних неблагоприятных жизненных событий (EALS), включая такие события, как физическое, эмоциональное или сексуальное насилие, болезни, злоупотребление психоактивными веществами или общие травмы, имеют сильную положительную корреляцию с более высоким дискомфортом в желудке и кишечнике как у мужчин, так и у женщин старше 18 лет. В частности, эта боль в животе проявлялась в форме синдрома раздраженного кишечника (СРК), причем существовала значительная связь между распространенностью и тяжестью симптомов [7].
Среди этих корреляций существуют дополнительные доказательства связи между кишечником и мозгом во влиянии, которое микробиом желудка оказывает на множество расстройств развития нервной системы, депрессии, тревоги и внимания. Например, у большого числа детей с диагнозом СДВГ также есть серьезные проблемы с желудком или кишечником в виде гастрита или язвы желудка, а также другие желудочно-кишечные проблемы [7]. Эта связь между двумя органами показывает значительное влияние— которое психическое здоровье оказывает на физическое тело, и наоборот.
Некоторые из этих выводов могут показаться очевидными: страдание от хронического заболевания, такого как СРК, неизбежно оказывает стрессовое воздействие на психическое здоровье человека, а постоянное беспокойство и другие тревожные симптомы могут привести к чувству тошноты или беспокойства. Однако эти конкретные примеры позволяют использовать более простые методы изучения специфического двунаправленного пути, существующего между телом и мозгом, и в будущем связать его с бесчисленными другими паттернами.
Микробиом желудка взаимодействует с мозгом через Центральную нервную систему организма (ЦНС), основной метод контроля как физических, так и психических функций через головной и спинной мозг. Эта физическая связь между желудком и мозгом, использующая как нервные, так и эндокринные пути для общения и сотрудничества, обычно называется осью кишечник-мозг (GBA), демонстрируя, как различные нервные и химические сигналы, посылаемые в мозг из кишечника, приводят к повышенной реакции мозга на стресс илидругие реакции. Даже другие физиологические структуры, толщина миелиновых оболочек или длина дендритов определяются и управляются несколькими факторами, включая типы микробиоты, присутствующие в желудке, и их здоровье [8]. И по мере того, как мы становимся старше, влияние этих различных микробиот становится еще более очевидным.
Как упоминалось ранее, процесс старения является основным фактором развития микробиома кишечника. Рост и развитие человеческого организма с течением времени неизбежно приводит к изменению состава микробиоты желудка, постепенно переходя к более уникальному составу для каждого человека. Этот микробиотический состав может отличаться у каждого человека в зависимости от его личной истории, психического здоровья и даже ежедневного рациона. Каждый фактор роста человека определяет здоровье и состояние микробиоты желудка и, следовательно, здоровье человека.
Старение и выживаемость людей - это постоянная задача, которую мы все еще продолжаем исследовать. Существует так много различных факторов и возможностей, что с каждым днем становится все труднее определить, что может сохранить наше идеальное здоровье или продлить нашу текущую продолжительность жизни, и наше понимание оси кишечник—мозг - это только начало. Исследователи, диетологи и химики по всему миру активно тратят время и ресурсы на то, чтобы лучше разобраться в тонкостях кишечного микробиома, и существует большой потенциал для использования новых знаний для улучшения жизни человека. Понимая различные виды бактерий, обнаруженных в желудке, которые способствуют возникновению проблем с психическим здоровьем, или наоборот, мы можем даже найти новые методы, позволяющие значительно уменьшить вредные симптомы психических заболеваний, таких как СДВГ, депрессия и другие.
Компании, производящие пищевые добавки, уже доказали, что исследования в этой области могут принести плоды, особенно с помощью пробиотиков — живых бактерий и дрожжей, которые могут помочь улучшить здоровье вашего кишечного микробиома, — и их помощь в оси кишечник-мозг. Они выпускаются в виде йогурта, квашеной капусты и чайного гриба и увеличивают количество полезных бактерий в вашем желудке, помогая улучшить работу кишечника и, как следствие, психическое здоровье.
Эти добавки не являются полной заменой обычных лекарств. По-прежнему требуются типичные рецепты на антидепрессанты, лекарства от диареи и многое другое, но пробиотики могут обеспечить невероятно эффективный эффект в сочетании с типичными уровнями лечения.
Не зря желудок также называют нашим “вторым мозгом”. Здоровье и микробиом кишечника тесно связаны с благополучием нашего мозга, физическим и психическим состоянием, и часто проблемы с нашим ежедневным настроением или настроением можно легко объяснить состоянием нашего желудка.
Просто помните: если вы думаете, что все вас ненавидят, вам, вероятно, нужно поспать. И если вы думаете, что ненавидите всех, вам, вероятно, просто нужно поесть.
Цитаты
- Меткалф, Джессика Л., Лора Вегенер Парфри и Роб Найт. “Определение микробиома человека”. Обзоры питания 70 (1 августа 2012 г.): S38–S44. https://doi.org/10.1111/j.1753-4887.2012.00493.x .
- Rinninella, Emanuele, Pauline Raoul, Marco Cintoni, Francesco Franceschi, Giacinto Miggiano, Antonio Gasbarrini, and Maria Mele. “Каков состав здоровой кишечной микробиоты? Меняющаяся экосистема с возрастом, окружающей средой, питанием и болезнями ”. Микроорганизмы 7, № 1 (2019): 14. https://doi.org/10.3390/microorganisms7010014 .
- Родригес, Хуан Мигель, Кира Мерфи, Кэтрин Стэнтон, Р. Пол Росс, Оливия И. Кобер, Натали Джуг, Екатерина Авершина и др. “Состав кишечной микробиоты на протяжении всей жизни, с акцентом на ранний возраст”. Микробная экология в здоровье и болезни 26 (2015). https://doi.org/10.3402/mehd.v26.26050 .
- Сингх, Расник К., Синь-Вен Чанг, Ди Ян, Кристина М. Ли, Дерья Учмак, Кирстен Вонг, Майкл Абрук и др. “Влияние диеты на микробиом кишечника и последствия для здоровья человека”. Журнал трансляционной медицины 15, № 1 (8 апреля 2017 г.). https://doi.org/10.1186/s12967-017-1175-y .
- Тернбо, Питер Дж., Мика Хамади, Таня Яцуненко, Брэнди Л. Кантарел, Алексис Дункан, Рут Э. Лей, Митчелл Л. Согин и др. “Основной микробиом кишечника у тучных и худых близнецов”. Природа 457, № 7228 (30 ноября 2008 г.): 480-84. https://doi.org/10.1038/nature07540 .
- Чжэн, Даньпин, Тимур Ливински и Эран Элинав. “Взаимодействие между микробиотой и иммунитетом в здоровье и болезнях”. Cell Research 30, № 6 (20 мая 2020 г.): 492-506. https://doi.org/10.1038/s41422-020-0332-7 .
- Мин, Сюэ и др. “Внутреннее чувство”. Открытая детская неврология, том 5, 2018, doi: 10.1177 / 2329048x18786799.
- Skonieczna-Żydecka, Karolina, et al. “Микробиом — недостающее звено в оси кишечник-мозг: сосредоточьтесь на его роли в желудочно-кишечном и психическом здоровье”. Журнал клинической медицины, том 7, № 12, 2018, стр. 521., doi: 10.3390 / jcm7120521.
