Одна из самых исследуемых тем на текущий момент. Нашел неплохое обзорное исследование 2015 года и решил его коротко пересказать. За прошедший год появилось много интересных исследований по теме, но «обзорка» хорошо подходит в качестве вводной информации.
Ось мозг-кишечник включает в себя двустороннюю коммуникацию микробиоты с центральной нервной системой (ЦНС), автономной нервной системой (АНС), энтеральной нервной системой (ЭНС), осью гипоталамус-гипофиз-надпочечники (ось ГГН). Вегетативная нервная система с симпатическим и парасимпатическим ответвлением стимулирует афферентные сигналы, возникающие из просвета (люмена) и передаваемые через энтерические, спиномозговые и вагальные сигнальные пути в ЦНС; и эфферентные сигналы от ЦНС к стенкам кишечника. Гипоталамус-гипофиз-надпочечники считается основной эфферентной осью, отвечающей за адаптивные реакции организма на стрессоры любого происхождения.
Стресс из окружающей среди и провоспалительные цитокины активируют систему, которая через кортикотропин-релизинг-гормон (КРГ) в гипоталамусе стимулирует секрецию адренокортикотропного гормона (АКТГ) в гипофизе, что, в свою очередь, приводит к секреции кортизола надпочечниками. Кортизол – основной стрессовый гормон, влияющий на многие органы, включая мозг. Таким образом и нервные и гормональные способы коммуникации позволяют мозгу влиять на активность функциональных эффекторных клеток кишечника, таких как иммунные клетки, эпителиальные клетки, кишечные нейроны, клетки гладкой мускулатуры, интерстициальные клетки Кахаля и энтерохромаффинные клетки. Эти же клетки, с другой стороны находятся под влиянием микрофлоры кишечника.
Роль кишечной микрофлоры заметили 20 лет назад, когда добились значительного улучшения состояния пациентов с печеной энцефалопатией после перорального введения антибиотиков.
Сейчас множество исследований сфокусированы на связи микробиоты с психическими заболеваниями: тревожного расстройства, депрессии, шизофрении, аутизма и так далее.
Отсутствие микробной колонизации (дисбиоз) ассоциируется с некорректной работой нейротрансмиттеров в ЦНС и АНС, а также с изменением сенсорно-двигательных функций кишечника, заключающихся в замедленном опорожнении желудка, замедленной кишечной проходимости, замедляются цикличное и дистальное продвижения мигрирующего моторного комплекса (кишечник медленней пропихивает еду), увеличивается размер слепой кишки. В результате нервно-мышечных аномалий уменьшается экспрессия генов энзимов, связанных с синтезом нейротрансмиттеров и мышечных белков, отвечающих за сокращение. После восстановления микрофлоры [животных] эти аномалии исчезают.
Исследования на животных показали, что здоровая микрофлора способствует более здоровой реакции на стресс.
У животных с дисбиозом обнаруживали расстройства памяти, что, предположительно, соотносят нарушенной экспрессией нейротрофического фактора мозга (BDNF) (молекула, находящаяся в основном в гиппокампе и коре головного мозга, регулирует различные аспекты функционирования мозга, познавательных функцией, восстановление и дифференциацию мышечных клеток).
Если резюмировать, то микробиота влияет на нейрохимию мозга, в итоге влияя на состояние тревоги (реакцию на стресс) и на работу оси ГГН.
Блуждающий нерв задействован в коммуникации микрофлоры и головного мозга.
Взаимодействие микробиоты с осью мозг-кишечник
- Через модуляцию кишечного барьера;
- Через модуляцию афферентных сенсорных нервов;
- Через создание молекул, которые выполняют роль локальных нейротрансмиттеров в кишечной нервной системе: ГАБА, серотонин, мелатонин, гистамин, ацетилхолин;
- Через генерацию оксида азота посредством утилизации нитратов и нитритов;
- Через производство сероводорода, который модулирует подвижность кишечника;
- Через производство коротко-цепочных жировых кислот (КЦЖК, SCFAs, основной продукт метаболизма бактерий, напр, масляная кислота, пропионовая кислота, уксусная кислота), которые способны стимулировать симпатическую нервную систему, питать клетки слизистой, влиять на память и скорость обучения;
- Через высвобождение биологически активных пептидов из энтероэндокринных клеток (галанин, грелин);
- Через активацию иммунной системы кишечника;
Влияние мозга на кишечную микрофлору
Стресс влияет на биомассу микробиоты. 2 часа социального стресса может значительно изменить профиль кишечных сообществ.
Кишечные нейротрансмиттеры влияют на микрофлору, увеличивая предрасположенность к инфекциям и воспалительным процессам.
Мозг может влиять на работу кишечника в целом, что отражается и на микробиоте.
Мозг может влиять на кишечную проницаемость, стимулируя иммунный ответ слизистой кишечника.
Стресс приводит к усилению экспрессии патогенных бактерий