В желудочно-кишечном тракте человека обитает около 10¹³–10¹⁴ клеток микроорганизмов, которые играют важную роль в организме. Микробиом взрослого человека состоит более чем из 1000 видов и 7000 штаммов.
Микробиом кишечника выполняет множество функций:
- образует кишечный барьер,
- участвует в созревании иммунной системы,
- синтезирует и метаболизирует питательные вещества, гормоны и витамины,
- играет роль в удалении лекарств и ядов,
- подавляет рост патогенных микроорганизмов.
Колонизация ЖКТ микроорганизмами начинается с момента рождения и формируется примерно до трёх лет.
Развитие кишечной микробиоты в раннем возрасте влияет на когнитивное (умственное) , моторное и эмоциональное развитие человека и может определять его будущее здоровье.
Существует коммуникационная система между мозгом, микробиотой и кишечником.
Ось микробиота—кишечник—мозг — это двунаправленная сеть коммуникаций между микробиотой кишечника и мозгом. Концепция оси ЦНС (центральная нервная система) — ЖКТ (желудочно-кишечный тракт) возникла еще в XIX веке и была впервые выявлена учёными Уильямом Джеймсом и Карлом Ланге.
В последние десятилетия стало известно о роли микроорганизмов в поддержании гомеостаза.
Ось ЦНС — ЖКТ использует четыре основных носителя информации для связи между кишечником и мозгом:
- нейронные связи,
- иммунные реакции,
- эндокринные взаимодействия
- микробные факторы.
Влияние микробиоты кишечника на мозг
Установлено, что микробиота влияет на реакцию на стресс, нейропластичность, рост и выживание нейронов.
Микробиота кишечника синтезирует нейроактивные соединения, такие как катехоламины (норадреналин и дофамин), серотонин, аминокислоты (например, триптофан, глутаминовая кислота, ГАМК) и другие метаболиты. Эти вещества могут модулировать когнитивные функции, настроение и поведение.
Например, дофамин участвует в формировании памяти, эмоций и регуляции эндокринной системы. Серотонин играет роль в регуляции настроения и когнитивных функций. Аминокислоты, синтезируемые в кишечнике, участвуют в образовании нервных клеток и улучшают проводимость нейронов.
Изменения в микробиоте кишечника могут влиять на уровень серотонина и других нейромедиаторов, что может иметь последствия для когнитивных функций и поведения.
Влияние микробиоты кишечника на познавательные способности
Исследования показывают, что дисбиоз кишечника может быть связан с различными заболеваниями, включая неврологические, и влиять на когнитивные функции.
Пробиотические бактерии, такие как Bifidobacterium и Lactobacillus, могут оказывать положительное влияние на нервную систему. Проведено исследование, которое доказало, что использование пребиотика Lactobacillus Plantarum 299v (LP299v) в сочетании с антидепрессантом ((селективными ингибиторами обратного захвата серотонина) улучшает когнитивные показатели у пациентов с депрессивным расстройством.
Факторы, влияющие на микробиом и когнитивные способности человека
- Западная диета, богатая насыщенными жирами и простыми углеводами, может негативно влиять на состав микробиоты и уровень когнитивных функций.
- Возрастные изменения кишечной микрофлоры также могут влиять на когнитивные способности.
Исследования на крысах показали, что трансплантация фекальной микробиоты от старых крыс к молодым могут приводить к снижению когнитивных функций у последних. Это указывает на возможную связь между микробиомом кишечника и процессами когнитивного снижения при старении.
Заключение
Микробиота кишечника — это сообщество микроорганизмов, которое участвует во многих физиологических функциях организма. Она взаимодействует с мозгом и другими системами органов, влияя на метаболические и поведенческие реакции. Микробиота помогает различать полезные, бесполезные и опасные ингредиенты пищи. Исследования показывают, что она влияет на познавательные функции и может быть важна для профилактики нейродегенеративных заболеваний. Также микробиота кишечника играет роль в реализации генетической и эпигенетической программы развития нервной системы.
Автор статьи: врач-колопроктолог, детский хирург Яковенко Дарья Дмитриевна