Второй мозг: Как микробы в кишечнике управляют нашим настроением, решениями и здоровьем - Эмеран Майер

На протяжении почти всей истории человечества эта система надежно работала, в течение длительного времени сохраняя вес человека на стабильном уровне, несмотря на резкие колебания количества потребляемой еды и физической активности. Это помогало людям выживать при продолжительных засухах и голоде, а также при переходе от доисторических диет сначала к типу питания, типичному для эпохи античности, и далее вплоть до современных диет. Увы, эта система больше не функционирует должным образом, и те изменения в регулировании аппетита, которые произошли в течение последних 50 лет, сыграли важную роль в нынешней эпидемии ожирения.

Что же случилось? Из-за чего система контроля аппетита перестала работать нормально?

Ученые упорно ищут ответы на эти вопросы. Из экспериментов на животных мы узнали, что регулярная диета с высоким содержанием жиров может значительно ослаблять сигналы сытости на уровне пищеварительного тракта и на уровне головного мозга. По этой причине способность ЖКТ сообщать мозгу о том, что вы съели достаточно, ослабевает. Имеются веские доказательства того, что это происходит из-за возникновения вялотекущего воспаления в обоих местах, куда посылаются эти сигналы. В пищеварительном тракте это воспаление снижает чувствительность сенсоров блуждающего нерва к сигналам сытости, которые обычно сообщают гипоталамусу, что человек уже сыт. В гипоталамусе — снижает чувствительность к сигналам сытости, поступающим из пищеварительного тракта.

Каким же образом диета вызывает первичное воспаление? Судя по данным, полученным представителями нового научного направления, важнейшую роль здесь играет кишечная микробиота.

Когда вы едите пищу с высоким содержанием жира, уровень воспалительных молекул в крови повышается. И это относится, разумеется, ко всему организму. Роль воспалительных молекул исполняют цитокины и вещество под названием липополисахарид (ЛПС), которое входит в состав клеточной стенки грамотрицательных бактерий — части микробиоты ЖКТ. К грамотрицательным бактериям относятся многие болезнетворные микроорганизмы — кишечная палочка, сальмонелла и многие виды из доминирующих групп кишечной микробиоты, включая таксономические группы Firmicutes и протеобактерий, популяции которых растут при потреблении животных жиров. Когда кишечный микроорганизм приближается к клеткам, выстилающим внутреннюю поверхность кишечно-желудочного тракта, эти клетки распознают липополисахарид на поверхности микроорганизма и с помощью рецептора связывают его. ЛПС стимулирует эти клетки, и они начинают производить другие воспалительные молекулы (цитокины), из-за чего стенки кишечника становятся более проницаемыми и активизируют иммунные клетки пищеварительного тракта.

В нормальных условиях, как было показано в главе 6, организм не допускает изложенной выше последовательности событий, которые инициируют ЛПС и другие микробные сигналы воспаления. Однако по мере повышения уровня ЛПС (то есть при диете с большим содержанием животных жиров) воспалительные молекулы начинают пробивать барьеры защиты и активизируют иммунную систему пищеварительного тракта. Она начинает вырабатывать цитокины, и те достигают отдаленных участков организма, в том числе и головного мозга. Там цитокины получают доступ к иммунной системе мозга — глиальным клеткам, которые также начинают производить воспалительные молекулы, целями для которых служат близлежащие нейроны головного мозга. В гипоталамусе такие воспалительные изменения приводят к тому, что этот регулирующий аппетит центр становится менее чувствительным к сигналам сытости, отправляемым из ЖКТ и всего организма.

Есть и другие доказательства того, что микробиота ЖКТ играет центральную роль в возникновении системного воспаления при диете с высоким содержанием жиров. Несколько лет назад исследователь микробиома Эндрю Гевиртц из Университета штата Джорджия генетически удалил другой класс толл-подобных (сигнальных) рецепторов, участвующих в инициации врожденного иммунного ответа. Животные, не имеющие таких рецепторов, становятся тучными, у них развиваются признаки метаболического синдрома, снижается чувствительность периферических тканей к инсулину, увеличивается уровень сахара в крови и число триглицеридов. Увеличение веса у таких животных связано с неутолимым аппетитом, что указывает на сбои в работе механизмов достижения сытости.

Позже исследователи получили особенно интригующие результаты. Состав кишечной микробиоты жирных генетически модифицированных мышей отличался от микробиоты обычных мышей. Когда команда Гевиртца пересаживала их фекалии стерильным мышам, у худых животных обнаруживались такие же метаболические функции, как у мышей-доноров. Но главное — у них появлялось стремление больше есть, в конце концов приводившее к ожирению. Есть весомые основания считать, что изменение микробиоты и взаимодействия с кишечной иммунной системой привело животных к состоянию метаболического токсикоза — вялотекущему системному воспалению, суть которого обсуждалась выше. После того как сигналы воспаления достигают гипоталамуса, механизм контроля аппетита оказывается разбалансированным.

Диета с высоким содержанием жира не только влияет на функции гипоталамуса по регуляции уровня аппетита, скорее всего, она нарушает регулирование аппетита, изменив некоторые сенсоры в стенке пищеварительного тракта. группа Хелен Рейбоулд из Калифорнийского университета искала ответ на вопрос, может ли диета с высоким содержанием жиров изменять чувствительность сенсорных окончаний блуждающего нерва к стимулирующим и подавляющим аппетит сигналам ЖКТ. И не связаны ли эти изменения с нарушениями пищевого поведения, проявляющимися во время еды? Ранее эти же исследователи доказали, что гормон сытости холецистокинин, выделяемый клетками при наличии жира в кишечнике, может переключить нервные окончания блуждающего нерва с «режима голода» в «режим сытости». Кормление крыс пищей с высоким содержанием жира за восемь недель эксперимента привело их к перееданию и повышению веса. Чрезмерное поедание жирной пищи мышами было связано с увеличением чувствительности рецепторов к сигналам, стимулирующим аппетит, и с развитием устойчивости к лептину, который аппетит снижает.

Вялотекущее воспаление может привести к сбоям в работе механизмов аппетита и негативно повлиять на мозг и пищеварительный тракт человека. Почему в состоянии стресса мы испытываем потребность во вредных продуктах с большим содержанием жира? Почему, нервничая в безнадежной дорожной пробке или при приближении важного экзамена, мы мечтаем отнюдь не о морковке и яблоках?

Ответ на вопрос, почему жирная и сладкая еда ослабляет стресс, пытались найти в ходе немногочисленных исследований на здоровых людях и на животных. В нескольких лабораториях крысам, испытывающим хронический стресс, давали еду с высоким содержанием жиров или сладкие напитки. Уровень стресса у этих крыс понижался по сравнению с их сородичами, которых не кормили продуктами, вызывающими чувство комфорта. Похожий эффект отмечался и в эксперименте, когда взрослым крысам, испытавшим сильный стресс в ранний период жизни (их разлучали с матерью вскоре после рождения), давали очень вкусную, с высоким содержанием жиров еду. Такое питание замедляло время их реакции на стресс и одновременно понижало уровень тревожности и депрессии, поведение крыс стало более спокойным. Вдохновленные результатами исследований на грызунах, некоторые ученые попытались выяснить, не оказывает ли «комфортная еда» такой же положительный эффект на людей, находящихся в состоянии стресса или депрессии.