Časopis Nature nedávno uverejnil ďalší článok, ktorý obviňuje množstvo ľudských chorôb, vrátane duševných, na mikróby - obyvateľov našich čriev. Po polstoročí štúdia črevných baktérií vedci nedokázali určiť, čo prinesú viac - úžitok alebo poškodenie. Podarilo sa nám však zabezpečiť, aby mikróby mohli okrem iného spôsobiť zmeny v správaní ľudí a duševnom zdraví. Prekladáme ich signály z mikrobiálneho jazyka do ľudského jazyka a vyzývame čitateľa, aby sa sám rozhodol, či sú baktérie priatelia alebo nepriatelia (nesľubujeme však, že to neovplyvní jeho názor).
O mikróboch a ľuďoch
Pamätáte si sovietsku karikatúru o losoch, na ktorých rohoch lesné zvieratá jazdili a urobili tam dom? Naše telo je tým istým losom pre bilióny jednobunkových organizmov (väčšinou z nich baktérie), ktoré sa súhrnne nazývajú mikróby, mikroflóra alebo mikrobiota. Môžete dokonca povedať, že my a naše mikróby tvoríme jeden metaorganizmus, ktorý sa musí považovať za celok, pretože bez mikróbov nie sú žiadni ľudia.
Ľudia a mikróby sa spojili v mene najcennejších vecí, ktoré živý organizmus potrebuje - jedlo. Ľudia vedia, ako to dosiahnuť, a mikróby ho môžu stráviť. Pre mierové spolužitie však musia splniť dohodu o neútočení. Preto pôsobením na akumuláciu imunitných buniek v črevnej stene baktérie zmierňujú možnú imunitnú odpoveď. Ak sa tak nestane napríklad z dôvodu nedostatku baktérií, imunita osoby sa stane agresívnejšou. Pravdepodobne je to preto, že u detí, ktoré vyrastajú v podmienkach s nízkym obsahom baktérií (čisté, pri kontakte s matkou a jej mliekom), sa častejšie vyvinú alergie a autoimunitné ochorenia. Mikróby ničia črevnú stenu. Zostávajú však mierumilovnými susedmi, iba pokiaľ preniknú do ľudského tela. Tam spôsobujú silný zápal,s ktorými nie je ľahké sa vyrovnať.
Mikróby okrem toho vyžadujú ochranu svojich záujmov. Napríklad pre nich je dôležité, aby pravidelne dostávali jedlo a aby ich črevná stena nepoškodila. Za týmto účelom uvoľňujú signálne molekuly, ktoré regulujú aktivitu okolitých hostiteľských buniek, napríklad absorpciu alebo vylučovanie enzýmov alebo dokonca ukladanie tuku (áno, existuje dôkaz, že obezita je spojená s nerovnováhou v črevnej mikrobiote). A nakoniec také spolužitie niekedy vedie k zvláštnym účinkom. Mikróby môžu napríklad užívať alebo modifikovať lieky užívané hostiteľom, čo niekedy významne znižuje účinnosť liečby. Alebo môžu vylučovať svoju DNA (ako súčasť výmeny génov s inými baktériami), ktorú môžu absorbovať okolité hostiteľské tkanivá. Doteraz neexistuje jednoznačný dôkaz, že bakteriálne gény pôsobia v bunkách črevnej steny. Podobné prípady sú však známe u hmyzu a červov. A v ľudskom genóme sa našli niektoré sekvencie, ktoré sú podozrivo podobné bakteriálnym sekvenciám. Pravdepodobne je medzi nami a našimi mikroregiónmi niečo spoločné, ako sa zdá na prvý pohľad.
Čo robia mikróby v ľudskom tele? Ilustrácia: Michail Fomin, Podkrovie.
Na jednej strane sa ukazuje, že toto nebezpečenstvo je vždy blízko. Na druhej strane nie je možné sa ho zbaviť, pretože neprítomnosť mikróbov sa premení na ešte horšie následky ako ich prítomnosť. Napríklad podľa „hygienickej hypotézy“je nadmerné úsilie o čistotu a hygienu škodlivé pre zdravie a včasný kontakt dieťaťa s baktériami a alergénmi naopak posilňuje imunitný systém. Stále sa však publikujú články, ktorých autori považujú mikróby za parazity, ktorí používajú ľudí pre svoje vlastné potreby. A tu sa vplyv mikrobioty na ľudský nervový systém stáva silným argumentom.
Propagačné video:
Cesta do mozgu žalúdkom
Zdalo by sa, kde je mozog a kde je žalúdok? Prvé, čo telo potrebuje na prežitie, je jedlo, čo znamená, že mozog musí jasne pochopiť, či existuje, čo sa s ním deje a či tráviaci systém funguje dobre. Najmä na tento účel sa enterochromafínové bunky nachádzajú v črevnej stene - mikrogény, ktoré vylučujú mnoho regulačných látok. Niektoré z nich pôsobia na okolité bunky, stimulujú alebo spomaľujú trávenie. Iné aktivujú neuróny v črevnej stene, najmä na konci vagového nervu, ktorý vedie priamo do mozgu. Okrem toho sa pod povrchom čreva nachádzajú bolestivé konce, ktoré tiež reagujú na látky vylučované enterochromafínovými bunkami a môžu signalizovať, že telo zjedlo niečo zlé. Napokon je črevná stena naplnená imunitnými bunkami,citlivé na prenikajúce látky. Keď sa zistí nepriateľ, tieto bunky vyvolajú zápal, zatiaľ čo sa uvoľňujú látky, ktoré pôsobia na nervové zakončenie a vstupujú do krvného obehu. Stres tak môže ísť z miestneho na globálny.
V mozgu sa samozrejme rýchlo objavujú aj informácie o činnosti baktérií. Po prvé, „pokojné“mikróby stimulujú trávenie a mnoho potravín, ktoré trávia alebo syntetizujú, vstupujú do krvného obehu. Napríklad mastné kyseliny s krátkym reťazcom (štiepením ktorých získame 5 až 10% našej dennej energie). Mozgové bunky majú receptory, ktoré ich zachytávajú a signalizujú pocit sýtosti. Navyše, s dostupnosťou energetických zdrojov sa mozog vyvíja lepšie. Schizofrénia a bipolárna porucha sú častejšie u detí, ktoré sú podvýživené v lone. Naopak, zvýšenie množstva mastných kyselín s krátkym reťazcom v krvi stimuluje učenie a pamäť.
Po druhé, baktérie aktívne komunikujú s črevnou stenou (a cez ňu - s mozgom hostiteľa) a uvoľňujú látky, ktoré pôsobia na enterochromafínové bunky. Je zaujímavé, že signalizačné látky baktérií sú jednoducho priamymi analógmi našich vlastných hormónov a neurotransmiterov: ukázalo sa, že črevná mikroflóra môže produkovať norepinefrín, dopamín, serotonín, testosterón, histamín a tiež proteíny - regulátory chuti do jedla (napríklad, regulátory chuti do jedla). ghrelín a leptín). Niektoré baktérie môžu navyše vylučovať benzodiazepíny, látky, ktoré majú upokojujúci účinok (medzi ich príbuzných napríklad slávny trankvilizér fenazepam). Vedci sa domnievajú, že všetky tieto signálne molekuly sú veľmi staré a baktérie ich v tom čase používali na vzájomnú komunikáciu.keď sa práve vyvíjali mnohobunkové organizmy. To znamená, že črevná mikroflóra pôsobí v ľudskom tele ako ďalšie železo.
Ilustrácia: Michail Fomin, Podkrovie.
Čo teda chcú mikróby?
Pri prvej aproximácii nie je motivácia mikróbov náročná: chcú jedlo. Ak pre nich nie je dostatok živín, môžu vylučovať látky, ktoré stimulujú bolestivé zakončenie črevnej steny. Existuje dokonca desivá hypotéza, že kolika u detí je tiež spôsobená baktériami: bolesť spôsobuje, že telo presmeruje vnútorné energetické zdroje do črevnej oblasti a plač (spôsobený pôsobením mikróbov na mozog) priťahuje rodičov, ktorí sa snažia dieťa nakŕmiť, aby ho upokojilo.
Ak je majiteľ dostatočne starý, je možné regulovať jeho produkciu potravín priamo cez jeho nervový systém. Napríklad pri dostatočnom množstve jedla syntetizujú niektorí z našich prospešných susedov esenciálnu aminokyselinu tryptofán, ktorá je základom produkcie serotonínu, takzvaného „hormónu šťastia“v našom tele. Serotonín zase reguluje činnosť nervového systému a spôsobuje pocity sýtosti, pokoja a radosti. Mikrobiálne hormóny a neurotransmiter môžu pri nedostatku potravy posunúť správanie smerom k úzkosti a prieskumnému správaniu. V slávnom experimente vedci presadili mikroflóru z línie myší so zvýšenou úzkosťou na normálne myši a tiež sa zvýšila ich úroveň úzkosti. Rysy mikrobioty sa našli aj u ľudí s poruchami správania, ako sú ľudia trpiaci depresiou, schizofréniou a anorexiou. Vedci sa domnievajú, že príčinou týchto porúch môžu byť nerovnováhy neurotransmiterov spôsobené črevnými baktériami.
Navyše, baktérie túži po svojom obľúbenom jedle. Mikrobiotika pozostáva z mnohých druhov baktérií, ktoré sa líšia svojimi stravovacími preferenciami. A každý druh baktérie sa snaží pôsobiť na organizmus hostiteľa takým spôsobom, že často konzumuje presne svoje obľúbené látky. Z tohto dôvodu sa zloženie črevnej mikroflóry pravdepodobne líši aj u ľudí, ktorí dodržiavajú rôzne stravovacie režimy: dominantné mikróby spôsobujú chuť na rôzne druhy potravín. Môžu to dosiahnuť napríklad prerozdelením chuťových pohárikov. Je známe, že pocit chuti sa môže meniť počas operácií na črevách, počas ktorých sa nevyhnutne mení mikrobiálne zloženie. Ale aj u tých, ktorí dodržiavajú rovnakú stravu, môžu baktérie spôsobiť posun v preferenciách potravín. Vedci porovnali obsah bakteriálnych látok v moči sladkostí a ľudí, ktorí sú voči sladkostiam ľahostajní,ktorí však jedli to isté. Ukázalo sa, že tieto látky v moči sú odlišné! Ukazuje sa, že túžba po cukre môže byť majetkom mikroflóry, a nie jej majiteľa. Ak sa vám zdá, že ste patologicky zamilovaní do čokolády, je možné, že ju mikróby skutočne zbožňujú.
Nakoniec mikróby chcú cestovať, vstupovať do iných organizmov a vymieňať si gény so vzdialenými príbuznými žijúcimi s inými hostiteľmi. Preto by bolo pre nich prospešné zvýšiť spoločenskú stránku človeka. Skutočne sa zistilo, že myši chované v prostredí bez klíčkov vykazujú podobné správanie ako autisti, pretože nedostávajú interný socializačný signál. Vedci tiež zistili rozdiely v mikrobiotách detí s poruchami spektra autizmu od zdravých detí. Väčšina autistických detí však obmedzuje svoju stravu na malú skupinu potravín. Predpokladá sa, že je to z dôvodu nerovnováhy ich mikroflóry: niektoré mikróby sú mnohé, iné takmer žiadne, a preto sú preferencie vkusu silne zaujaté a nie je dostatok výziev na spoločenský život od baktérií.
Nákazlivá chuť do jedla
Takže veľa behaviorálnych znakov alebo porúch môže byť bakteriálnej povahy. To vedie k dvom záverom, ktoré pravdepodobne ovplyvnia liek budúcnosti.
1) Charakteristické znaky správania môžu prenášať mikróby.
Podporuje to experiment s myšami, pri ktorom transplantácia mikroflóry zmenila svoje správanie smerom k viac alarmujúcim. Vedci tiež vypočítali, že ľudia s blízkymi známymi, ktorí sú obézni, majú zvýšené riziko vzniku rovnakého príznaku. Je možné, že sklon k obezite sa môže prenášať spolu s mikróbmi, hoci to ešte nebolo priamo dokázané. Nakoniec existuje hypotéza, že chuťové preferencie (ktoré, ako už vieme, sa môžu meniť aj pod vplyvom baktérií) sú bližšie k členom tej istej rodiny ako k neznámym ľuďom. Pravdepodobne to umožní odhaliť „tajomstvo materského boršča“- jedlo pripravené doma sa môže zdať chutnejšie ako iné, a to nielen preto, že si naň človek zvykne už od detstva, ale aj preto, že jeho príbuzní majú k nemu najbližšie zloženie baktérií,ktoré si vyžadujú rovnaké živiny.
2) Charakteristiky správania sa môžu liečiť mikróbmi.
Zdá sa, že stále viac chorôb súvisí s rozdielmi v črevnej mikrobiote. Napríklad nedávno vedci v 100% prípadov dokázali rozlíšiť medzi ľuďmi trpiacimi depresiou a zdravými ľuďmi iba pomocou analýzy stolice. A keď sa príčina objaví, otvoria sa možnosti liečby. A napriek tomu, že všeobecne dostupná mikrobiálna terapia ešte nebola vyvinutá, izolované štúdie ukazujú úžasné výsledky. Napríklad, rovnaká depresia by sa dala lepšie liečiť, keď sa antidepresíva kombinovali s antibiotikami (ničili prebytočné črevné obyvateľstvo). A fekálne transplantáty (komplexné postupy, pri ktorých sa baktérie odstraňujú zo stolice zdravých ľudí, balia sa do kapsúl a kŕmia pacientmi s nimi) znížili závažnosť príznakov autizmu u ľudí. A nakoniec, mikrobiálna prevencia priniesla ovocie: medzi skupinou detí,ktorí boli pravidelne kŕmení probiotikami (to je súbor mikróbov z „normálnej“mikroflóry), sa u nikoho nevyvinula porucha hyperaktivity spôsobená Aspergerom alebo Attention Deficit, zatiaľ čo v kontrolnej skupine vyrastalo 17% detí s jednou z týchto abnormalít správania.
***
Najnovšie správy zo života našich črevných susedov nás nútia prehodnotiť náš pohľad na život. Veľa z toho, čo sa predtým považovalo za neodcudziteľnú (a niekedy nevyliečiteľnú) vlastnosť ľudského tela, sa ukázalo ako dôsledok mikrobiálnej nerovnováhy. Nedobrovoľne sa pýtate: Kde je skutočná osoba, ktorá nepodlieha týmto mikroskopickým manipulátorom? Medzitým vedci hľadajú spôsob, ako s nimi rokovať, odporúča sa nepanikařit a piť kefír: štúdie ukázali, že baktérie kyseliny mliečnej nielen zlepšujú trávenie, ale aj rozveselujú a je zábavnejšie čakať na ďalšie objavy.