В марте 2026 года в журнале PLoS Biology, появилась статья, в которой ученые продемонстрировали, что бактерии могут перемещаться по блуждающему нерву напрямую из кишечника в головной мозг мышей. Раньше считалось, что микроорганизмы влияют на головной мозг лишь опосредованно, с помощью метаболитов. Поэтому данные о миграции бактерий напрямую в мозг способны несколько изменить текущий консенсус о роли микробиома в работе нервной системы: бактерии могут оказаться как паразитами, так и комменсалами или симбионтами нервной системы.
Багаж знаний
Впервые о связи между кишечником и головным мозгом ученые задумались, когда обнаружили корреляцию между изменениями кишечного микробиома и различными нейропсихическими заболеваниями: нарушениями нейроразвития, пищевого поведения, депрессией, расстройствами сна, нейродегенеративными заболеваниями и шизофренией. После этого закономерно встал вопрос каузальности: как микробиота может влиять на мозг?
Один из самых важных «языков», на котором бактерии общаются с головным мозгом, —
Один из самых важных «языков», на котором бактерии общаются с головным мозгом, — жирные кислоты, образующиеся при ферментации пищевых волокон. Среднецепочечные жирные кислоты воздействуют на рецепторы иммунных клеток в кишечнике и запускают воспаление. Из-за этого сигналы, которые в норме идут от блуждающего нерва в гиппокамп, поступают туда хуже, что нарушает работу гиппокампа, а вместе с этим — и памяти. Короткоцепочечные жирные кислоты активируют рецепторы энтероэндокринных клеток кишечника, которые вырабатывают пептид YY и глюкагоноподобный пептид-1 — вещества, не только сигнализирующие мозгу о насыщении, но и влияющие на обучение, настроение и память. Кроме того, эти же кислоты воздействуют на проницаемость и целостность гематоэнцефалического барьера, а также влияют на клетки эндотелия, уменьшая воспаление и окислительный стресс.
Другая точка приложения микробиоты — нейроактивные вещества. Так, таурин и 5-аминовалериановая кислота, вырабатываемые бактериями кишечника, улучшают социальное взаимодействие в экспериментальных моделях расстройств аутистического спектра, а 4-этилфенил сульфат связывают с нарушением развития нервной системы.
Некоторые бактерии и вовсе могут синтезировать нейромедиаторы. Лактобациллы (Lactobacillus) и эшерихии (Escherichia) производят один из основных медиаторов мозга — гамма-аминомасляную кислоту, а клостридии (Clostridium) могут усиливать экспрессию фермента, необходимого для синтеза серотонина. Поэтому дисбиоз кишечника может привести к нарушению когнитивных способностей и эмоционального состояния.
Если в кишечнике усиленно размножаются патогенные бактерии, то они запускают реакции иммунитета, а вместе с этим провоцируют воспаление через выработку цитокинов и стимуляцию клеток иммунной системы. Воспалительные изменения при этом распространяются на весь организм, в том числе — мигрируют в мозг и активируют микроглию. Таким образом они потенциально запускают в мозге хроническое воспаление, которое повышает риск развития нейродегенеративных заболеваний, депрессии и шизофрении.
Наконец, в некоторых случаях фрагменты пептидогликанов бактерий способны пересекать гематоэнцефалический барьер и активировать образ-распознающие рецепторы, экспрессирующиеся в мозге на разных этапах его развития, что может влиять на образование новых синапсов.
Что-что? Образ-распознающие рецепторы? ↓
Образ-распознающие рецепторы — это белки на поверхности иммунных клеток. В экспериментах на мышах показали, что изменения в кишечном микробиоме коррелируют с изменением в уровне экспрессии генов образ-распознающих рецепторов. А она в свою очередь связана с изменением экспрессии генов синаптогенеза. Хотя точные механизмы ученым еще предстоит выяснить, они предполагают, что таким образом микробиота может влиять на социальное поведение и когнитивные функции.
Возможно, все эти факторы воздействуют на мозг комплексно, а не по отдельности — так или иначе, до недавнего времени казалось, что это происходит опосредованно, через метаболиты. Однако теперь у нас появились данные, которые противоречат этой прозрачной парадигме.
Незваный пришелец
До сих пор речь шла только о косвенном влиянии кишечной микробиоты на головной мозг, но в новых исследованиях ученые обнаружили, что бактерии из кишечника мигрировали напрямую в ткани мозга.
Исследователи из университета Эмори изучали мышей с нокаутом гена Mdr2, который приводит к нарушению оттока желчи и изменению состава кишечных бактерий. Животных посадили на богатую жирами диету, которая вызвала дисбиоз кишечника с размножением бактерий родов Staphylococcus, Bacteroides и Akkermansia. Кроме этого, она увеличила проницаемость кишечной стенки у животных, поэтому ученые решили проверить, не разбрелись ли бактерии по всему организму.
Бактерии обнаружили только в головном мозге — видовой состав микроорганизмов был тем же, что и в кишечнике. При этом в ликворе и твердой мозговой оболочке их не оказалось, поэтому ученые исключили менингит и сделали вывод, что источником бактерий мог быть только кишечник. Затем исследователи определили и путь, по которому они мигрируют в головной мозг: бактерий обнаружили в шейном отделе блуждающего нерва, который соединяет кишечник и головной мозг.
Это не единственная работа, которая продемонстрировала существование бактерий-кочевников. В 2018 году исследователи из Университета Алабамы в постерном докладе на ежегодной конференции американского Общества нейронаук сообщили, что с помощью метода электронной микроскопии обнаружили бактерии на снимках мозга.
Тогда ученые не ставили целью поиск бактерий. Нейрофизиологи изучали строение мозга больных шизофренией и его отличия от мозга здоровых людей на секционном материале, когда неожиданно увидели на снимках палочковидные объекты. После консультации с микробиологами стало понятно, что это бактерии. Они относились к типам Firmicutes, Proteobacteria и Bacteroidetes и располагались вокруг концов астроцитов, окружавших кровеносные сосуды, а также вокруг нервных волокон, покрытых миелином. Особенно много бактерий обнаружили в черной субстанции, гиппокампе, префронтальной коре.
С момента публикации тезисов новых данных о судьбе этой работы не появлялось. И хотя статья 2018 года отличается от недавней как объектом исследования (люди, а не мыши), так и дизайном, они обе говорят, что существование мозгового микробиома вполне возможно. По крайней мере, в определенных условиях, например, при увеличении проницаемости кишечной стенки.
Друг или враг?
Если ученые правы в своих выводах, то что делают в мозге необычные соседи нервных клеток? Возможно, бактерии ведут себя как паразиты и получают энергию из питательных веществ. А паразиты в головном мозге — не такое уж редкое явление. Стоит вспомнить, например, Toxoplasma gondii или казуистическую инфекцию Naegleria fowleri («поедающая мозг амеба»). При этом последняя тоже попадает туда по нерву, но по обонятельному.
Постоянное присутствие паразитических микроорганизмов в головном мозге может провоцировать воспаление, хотя в опубликованной недавно работе на мышах никаких его признаков не обнаружили. А в работе 2018 года бактерии нашли не только при шизофрении, но и у здоровых людей. Может быть, бактерии в мозге — вариант нормы, и микроорганизмы помогают нейронам или хотя бы не вредят им?
Действительно, соседство с бактериями не всегда приводит к хроническому воспалению. Есть, например, микроорганизмы, которые живут в разных частях человеческого тела и до поры до времени не проявляют себя, — так называемая условно-патогенная микрофлора. Она становится опасной и вызывает инфекции в условиях иммунодефицита, а в норме человек может никак не замечать бактериального соседства.
В некоторых случаях бактерии могут оказаться даже полезными для мозга. Например, производить нейромедиаторы или способствовать производству гормонов, участвующих в работе нервной системе. И все же симбиоз — наименее вероятный сценарий. В эксперименте с мышами изучали патологические условия дисбиоза кишечника, а бактерии, которые попали в мозг, совпадали по составу с кишечным микробиомом, то есть не были уникальной по составу группой «мозгового микробиома».
Так или иначе, теоретические аргументы можно найти в пользу любого вида взаимодействия бактерий с мозгом — и паразитического, и симбиотического. Данных, полученных в строго контролируемом лабораторном эксперименте и способных опровергнуть или подтвердить эти гипотезы, пока нет. Все, чем мы располагаем, — лишь две работы, которые проводились на мышах или на post mortem мозге людей. Это накладывает существенные ограничения на интерпретацию и экстраполяцию полученных данных.
В случае работы на мышах с мутацией Mdr2 необходимо еще доказать, что бактерии кишечника человека также мигрируют в головной мозг. А в проведенном восемь лет назад исследовании post mortem материала — исключить контаминацию срезов мозга, на риски которой указывали и сами авторы работы. Если полученные данные подтвердятся, это может изменить представления о связи между кишечником и мозгом — в этом случае бактерии перестанут действовать из-за кулис и станут актерами первого плана на мозговой сцене.