Тесно связанные
Вспомните о четырех великих коммуникационных системах, на работу которых полагается наш организм. Как выясняется, кишечник и населяющие его микробы могут влиять на мозг посредством каждой из этих систем. Существует немаловажная сеть прямых нервных связей между кишечником и мозгом. Эндокринная система передает послания при помощи химических веществ, при этом список сигнальных молекул бактериального происхождения частично перекрывается с обширным каталогом наших собственных сигнальных молекул (в области перекрывания находятся, скажем, некоторые гормоны и нейротрансмиттеры). Некоторые из таких гормонов способны воздействовать на экспрессию генов, тем самым подключая систему номер три – генетическую. Общее влияние микробиоты на четвертую сеть, иммунную систему, и на возникающие в ней реакции и воспаления может оказывать опосредованное воздействие почти на все участки организма, в том числе и на мозг.
Одно место кажется особенно многообещающим для тех, кто выискивает специфические эффекты в этом сложнейшем комплексе взаимодействий. Мы знаем, что многообразные штаммы кишечных бактерий производят сигнальные молекулы, выполняющие определенные функции в организме. В числе таких веществ нейротрансмиттеры, например, гамма-аминомасляная кислота (ГАМК), ацетилхолин, дофамин[128]. Некоторые вещества обнаруживали у мышей с активным микробиомом в более высоких количествах, нежели у их безмикробных собратьев (по крайней мере в кишечнике). Такие находки заставляют предположить, что соответствующие бактерии влияют на уровень содержания этих молекул, оказывающих сильное влияние на организм.
Марк Лайт из Техасского технологического университета вот уже два десятка лет твердит, что все это говорит о необходимости создания новой междисциплинарной отрасли науки – бактериальной эндокринологии. С учетом долгой истории микробиологии даже удивительно, почему эти факты привлекли внимание ученых лишь недавно. Лайт любит рассказывать, как он впервые выступил с сообщением на эту тему – в 1992 году, на общем собрании Американского микробиологического общества. На его доклад явились двое. Один вскоре сбежал, и в зале остался единственный слушатель, да и тот – лаборант самого Лайта[129].
Впоследствии, по мере накопления новых открытий в изучении микробиоты Лайт подчеркивал, что имеется в виду двусторонняя коммуникация между организмом-хозяином и его микробами. По выражению Лайта, «в кишечнике существует своего рода микробный орган, бактерии которого общаются не только с организмом-хозяином, но и друг с другом – благодаря выделению и распознаванию нейроэндокринных гормонов, причем вся эта система имеет долгую общую эволюционную историю»[130].
Пока удается (благодаря опытам на животных) получать лишь намеки на то, что такое перекрывание наборов и функций молекул оказывает заметное влияние на мозг. Дополнительная трудность в интерпретации результатов возникает из-за того, что приходится допускать: то, что могут проделывать мыши и крысы, как-то соответствует состояниям человеческого сознания. Рассмотрим не самый отталкивающий пример – эксперимент с «принудительным плаванием». Крысу или мышь бросают в наполненный водой цилиндр, из которого она не может выбраться самостоятельно. Если зверек прекращает всякие попытки оставаться на плаву при помощи яростных плавательных движений и замирает, такое поведение называется депрессивным.
По данным некоторых экспериментов, крысы, которых кормили соевым молоком, обогащенным ГАМК, плавали активнее, чем контрольная группа, которой давали обычное молоко. Похожую картину наблюдали для животных, которых потчевали флуоксетином – антидепрессантом, похожим на прозак. Так что, возможно, большая доза бактерий, вырабатывающих ГАМК, оказывала бы на бедняжек сходное действие.
Экстраполировать поведение мелких грызунов на поведение человека трудно. Еще одна трудность состоит в том, что в процессе эволюции древние сигнальные молекулы порой обретают множественные роли. Возьмем ту же ГАМК. Эта маленькая аминокислота задействована в работе нервной системы, где она обычно служит нейротрансмиттером. Однако она оказывает влияние и на иммунную систему, обычно ослабляя воспаления. А значит, нам требуется установить, каким образом выделяющаяся в кишечнике ГАМК действует на мозг (если такие воздействия вообще имеют место) – посредством нервной системы, иммунной системы или же обеих систем одновременно. Для того чтобы это определить, потребуются изнурительные опыты на мышах или крысах с известным составом микробиома, в котором имеются виды бактерий, способные вырабатывать определенные нейроактивные молекулы (или в котором нет таких видов). Если результаты покажутся перспективными (то есть, как в данном случае, позволят выстроить убедительные причинно-следственные связи), из кишечника грызунов, участвующих в эксперименте, придется брать пробы и подвергать их химическому и микробиологическому анализу – одновременно с фиксацией поведенческих особенностей. Результаты этих опытов предоставят недвусмысленные улики, способные убедить колеблющихся присяжных в том, что данные микробы действительно заставляют грызунов вести себя именно так, а не иначе.
