В организме каждого человека имеется тонкий кишечник. Его длина людей превышает четыре метра. Убирается он в теле человека благодаря тому, что орган компактно сложен. В тонком кишечнике человека имеется несколько складок, а также ворсинки – небольшие выросты. На небольшой площади органа, размером с ноготь, их помещается несколько тысяч. Благодаря этому через такие ворсинки достаточно быстро попадают в организм полезные вещества и микроэлементы. Стенки кишечника сокращаются, и, таким образом, массы передвигаются по тонкому кишечнику, всасываясь внутрь стенок.
Толстый кишечник обладает способностью выделять в просвет пищеварительные соки с небольшим количеством ферментов. Из крови в просвет кишечника могут выделяться соли, алкоголь и другие вещества, вызывающие раздражение слизистой оболочки и развитие болезней, связанных с ней.
Огромное значение в жизнедеятельности организма и функций пищеварительного тракта играет микрофлора толстой кишки. Нормальная микрофлора желудочно-кишечного тракта является необходимым условием нормальной жизнедеятельности организма.
Работа кишечника
Основание кишечника находится в том месте, где заканчивается желудок. В этой области пищевой тракт и переходит в кишечник. Всего кишечник имеет три отдела – двенадцатиперстную, толстую и тонкую кишку. Толстая кишка заканчивается прямым коротким отростком.
Двенадцатиперстная кишка – это своеобразное начало тонкого кишечника. Называют ее так потому, что длина этого органа равна приблизительно двенадцати сложенным вместе пальцам. Затем тонкий кишечник мягко укладывается волнами в центральной части брюшной полости. Толстая кишка имеет форму «П». Внизу она имеет небрежный росчерк – прямую кишку.
Толстый кишечник создает в брюшной полости некую арку или даже гирлянду шаров над сложным лабиринтом тонкого кишечника. Соединение толстой и тонкой кишки находится возле аппендикса.
Главное назначение кишечника – это работа пищеварительной системы. Частично переваренная пища попадает из желудка в двенадцатиперстную кишку, где подвергается воздействию поджелудочного сока, желчи, выступающей из печени, и сока желез в слизистой оболочке двенадцатиперстной кишки. Затем пища поступает в тонкий кишечник. Там пища переваривается, и тонкая кишка всасывает в себя жирорастворимые вещества, цинк, витамины и кальций. После этого пища продвигается в толстую кишку. Уже здесь в стенки кишечника всасывается вода. Бактерии толстого кишечника дальше участвуют в переваривании.
Чуете нутром? То у вас порхают в животе бабочки, то некто сосет под ложечкой от страха, то развивается медвежья болезнь при сильной тревоге. Знакомо? Сегодня мы поговорим о связи мозга и кишечника. Да-да, в кишечнике есть много нервных клеток, много бактерий, которые влияют на наш мозг намного сильнее, чем мы с вами думаем. Средний человек имеет около 1,5 килограммов бактерий кишечника.
А так называемая кишечная нервная система, располагающаяся между пищеводом и кишечником, состоит из 100 млн нервных клеток. Обратите внимание: в ней их больше, чем в спинном мозге. Это второе по сложности скопление нервов в организме человека после головного мозга. Наш мозг со всеми его чувствами, эмоциями и мыслями постоянно общается с «кишеченым мозгом». Этот процесс коммуникации получил название «ось мозг – кишечник». Помните, что здоровое питание – это половина здоровья. И здоровое питание обязательно включает влияние продуктов на наших маленьких кишечных друзей. Помните, что пища - это не только калории и энергия. Пища содержит информацию, которую она сообщает вашим генам, включая и выключая их, ежемоментно воздействуя на их функции. Пища - это наиболее мощное и быстродействующее лекарство, которое вы можете принять, чтобы изменить свою жизнь. Еда это не только калории. Это информация. Она сообщает генам, что им делать (и не делать).
Что такое ось кишечник-мозг?
Ось “кишечник-мозг” – воображаемая связная линия и один из новых горизонтов комплекса нейронаук. Микробиота кишечника (иначе, микрофлора), которую часто теперь называют “вторым геномом” и “вторым мозгом”, может влиять на наше настроение посредством механизмов, которые ученые только начинают понимать. И, в отличие от генов, которые мы наследуем, микрофлору можно изменить и даже вырастить. По мере того, как исследования переходят с мышей не людей, мы получаем все больше понимания связей микрофлоры с нашим мозгом, становятся видны важные связи с ментальным (или душевным) здоровьем. Одного японского магната однажды спросили, как он узнает, стоит ли ему вступать в сделку, и он ответил: "Я проглатываю это, и, если мне нравится ощущения в моем животе, я вступаю в сделку". Наш кишечник сам себе голова, но при этом непрерывно разговаривает с нашим мозгом.
Пищеварение - сложный процесс, поэтому нет ничего удивительного в том, что для его регуляции существует отдельная нейронная сеть. Пищеварительная нервная система отвечает за процессы механического перемешивания пищи в желудке, координирует сокращение круговой мускулатуры и всех сфинктеров на протяжении кишечника для того чтобы обеспечивать поступательное продвижение пищи, она также поддерживает разную биохимическую среду и уровень кислотности внутри каждой отдельной секции пищеварительного тракта, обеспечивая ферментам необходимые условия для их работы.
Не обязательно быть гастроэнтерологом, чтоб осознавать эти реакции, или быть может более тонкие ощущения в животе, которые сопровождают эмоции, такие как тревога, волнение, или страх в период стресса. На протяжении тысячелетий люди были убеждены, что желудочно-кишечный тракт связан с мозгом и оказывает влияние на здоровье. Только в последнее столетие эта связь была подробно изучена. Двумя пионерами в этой области были американский врач Б. Робинсон (опубликовал в 1907 году свой труд под названием «The Abdominal and Pelvic Brain») и его современник британский физиолог И. Лэнгли, который придумал термин «желудочно-кишечная нервная система».
В начале ХХ века англичанин Ньюпорт Лэнгли подсчитал количество нервных клеток в желудке и кишечнике - 100 миллионов. Больше, чем в спинном мозге! Здесь нет полушарий, но в наличии разветвленная сеть нейронов и вспомогательных клеток, где гуляют всяческие импульсы и сигналы. Возникло предположение: нельзя ли считать такое скопление нервных клеток своеобразным «брюшным» мозгом?
Кишечный мозг
На сей счет высказался профессор нейрогастроэнтерологии Пауль Энк из Тюбингенского университета: «Мозг живота устроен примерно так же, как головной. Его можно изобразить в виде чулка, охватывающего пищевод, желудок и кишечник. В желудке и кишечнике людей, страдающих болезнями Альцгеймера и Паркинсона, обнаружены те же повреждения тканей, что и в головном мозге. Поэтому антидепрессанты вроде прозака так действуют на желудок».
Спустя десятилетие после выхода в свет популярнейшего произведения "Второй мозг" американский ученый подтверждает предположение, что нервная система кишечника - это не тупое скопление узлов и тканей, выполняющих команды центральной нервной системы, как гласит старая медицинская доктрина, а уникальная сеть, способная осуществлять сложные процессы самостоятельно.
Примечательно, что кишечник продолжает функционировать, даже когда отсутствует связь с головным и спинным мозгом. Кишечный мозг самостоятельно решает все аспекты пищеварения на всем протяжении желудочно-кишечного тракта - от пищевода до кишечника и прямой кишки. При этом им используются те же инструменты, что и "благородным" мозгом: целой паутиной нейронных цепочек, нейропередатчиков и протеинов. Эволюция свидетельствует о своей проницательности: вместо того, чтобы заставлять голову жестоко напрягаться работой миллионов нервных клеток для связи с удаленным участком организма, она предпочла передоверить управление центру, расположенному в контролируемых им зонах.
Согласно современным представлениям, нейромедиаторы, вырабатываемые нейронами желудочно-кишечного тракта, не способны попасть в головной мозг, однако теоретически они, все-таки могут проникнуть в небольшие области мозга, где уровень проницаемости гематоэнцефалического барьера выше, например, в гипоталамус. Как бы там ни было, нервные сигналы, посылаемые из желудочно-кишечного тракта в головной мозг, бесспорно, затрагивают настроение. Исследователи начали расшифровывать способы, которыми бактерии кишечника могут подавать сигналы мозгу. Петерсон и другие показали, что у взрослых мышей микробные метаболиты влияют на основную физиологию гематоэнцефалического барьера. Кишечные микробы расщепляют сложные углеводы до короткоцепочечных жирных кислот с образованием массы эффектов: бутираты жирных кислот, например, укрепляют гематоэнцефалический барьер, “затягивая” соединения между клетками.
Сосуществование симбионтной микрофлоры и ее носителя, по большей части, взаимовыгодно. В частности, присутствие симбионтов принципиально для функционирования нашей иммунной системы, переработки питательных веществ и для других аспектов здоровой физиологии. Используя самые современные инструменты для изучения генетики и тканей организма на молекулярном уровне, ученые смогли продемонстрировать, что в кишечнике представлены несколько типов бактерий, и что симбионтные популяции характеризуются большим разнообразием: можно выделить до тысячи разных видов. В дополнение к этому, на формирование индивидуальной микрофлоры постоянно влияют такие факторы как пол, генетика, возраст, тип питания.
У здоровых людей бактериологическое разнообразие существенно больше, но при этом, изучая микрофлору таких людей в разные моменты времени (с промежутком в несколько месяцев, можно увидеть, что состав едва ли меняется. А вот в стрессовых ситуациях или в ответ на физиологические или диетические изменения, микрофлора может сама измениться, создавая дисбаланс во взаимодействии между микрофлорой и ее носителем. И такие изменения могут влиять на состояние здоровья человека.
Влияние на состояние здоровья
Взаимонаправленные связи между кишечником и мозгом осуществляются посредством эндокринной, нервной, иммунной систем и неспецифического природного иммунитета. Кишечная микрофлора как активный участник кишечно-мозговой оси не только оказывает влияние на кишечные функции, но также стимулирует развитие ЦНС в перинатальном периоде и взаимодействует с высшими нервными центрами, вызывая депрессию и когнитивные расстройства при патологии. Особая роль принадлежит микроглии кишечника. Помимо механической (защитной) и трофической функции для кишечных нейронов, глия осуществляет нейротрансмиттерную, иммунологическую, барьерную и моторную функции в кишечнике. Существует взаимосвязь между барьерной функцией кишечника и регуляцией гематоэнцефалического барьера.
Хроническая эндотоксинемия (высокий уровень токсинов в крови) как результат дисфункции кишечного барьера формирует устойчивое воспалительное состояние в околожелудочковых зонах мозга с последующей дестабилизацией гемато-энцефалического барьера и распространением воспаления на другие участки мозга, следствием чего является развитие нейродегенерации.
Установлено, что микробиота, оказывающая действие на барьерную функцию слизистой оболочки и вызывающая иммунный и нейроэндокринный ответ, может давать прямые и непрямые эффекты на функцию и даже морфологию мышечных и нервных клеток кишечника. Исследования показали наличие взаимосвязей между воспалением слизистой оболочки и моторной и сенсорной функциями кишки, нарушение ее барьерной функции при модификации микробиоты и последствия изменений целостности слизистой оболочки для хозяина. Иммунный ответ, индуцированный микроорганизмами, привлекает к себе повышенное внимание исследователей, учитывая возможный вклад воспаления в патогенез моторной дисфункции при различных заболеваниях.
Депрессия и микрофлора
Например, сегодня уже известно, что в депрессии есть воспалительный компонент и многие полезные бактерии в кишечнике вырабатывают короткоцепочечные жирные кислоты, такие как бутират, способствующие питанию клеток, выстилающих кишечник, чтобы уменьшить воспаление. Микробиом связали с депрессией совсем недавно, когда было обнаружено, что бактерии Oscillibacter вырабатывают химическое вещество, действующее как естественный транквилизатор, имитирующий действие нейромедиатора ГАМК (этот нейродиметиатор - гамма-аминомасляная кислота - понижает нервную активность мозга и может привести к депрессии). Способность почвенных микробов, например микобактерии вакка (Mycobacterium vaccae), модулировать иммунную систему человека давно известна, и некоторые исследователи даже предполагают, что это свойство можно использовать для создания вакцины против стресса и депрессии.
В частности, Грэм Рук из Университетского колледжа Лондона утверждает, что недостаточный контакт с нашими старыми друзьями - почвенными микробами, воздействию которых мы подвергались на протяжении всей истории, но теперь, в своем неумеренном стремлении к чистоте, свели к нулю, - это причина распространения многих заболеваний, в том числе диабета, артрита и депрессии.
Анорексия и микрофлора
Исследователи из Медицинской школы Университета Северной Каролины (University of North Carolina School of Medicine) считают, что этот бактериальный дисбаланс может быть связан с некоторыми психологическими симптомами, встречающимися при этом заболевании, которое, как известно, имеет самый высокий показатель смертности, чем любое другое нарушение психического здоровья. Известно, что микробное разнообразие – это признак хорошего общего здоровья. Предыдущие исследования также позволяют предполагать, что обилие и разнообразие микрофлоры кишечника может повлиять и на так называемую «ось кишечник-мозг». По мере того, как у пациенток с анорексией улучшался кишечный микробиом, увеличивался и вес, а также улучшалось и настроение пациенток, что предполагает наличие связи между этими факторами.
Тревога, воспаление и микрофлора
Поскольку кишечная микрофлора играет ключевую роль в развитии иммунитета, можно считать, что у стерильных мышей воспалительные процессы всегда тихие. Когда мы рассматриваем связь между воспалением и тревожным поведением, мы можем наблюдать, что низкая тревожность обнаруживается там же, где и воспалительные процессы не выражены сильно, а вот более сильное воспаление ведет к повышению тревожности.
Группа из Мак-Мастерского университета стал искать ответы, исследуя мышей. В исследовании 2011 года команда пересаживала образцы микрофлоры кишечника между различными штаммами мышей и показала, что поведенческие черты, характерные для определенного штамма, передаются вместе с ней. Берчик рассказывает, например, что «относительно застенчивые» мыши будет демонстрировать более “исследовательское” поведение при пересадке им микробиоты стремящихся к приключениям мышей. «Мне кажется, это удивительно. Микробиота действительно определяет фенотип поведения хозяина. Разница очевидна,» говорит Берчик. Неопубликованные исследования показывают, что выделенные от человека как с СРК и тревожностью фекальные бактерии при пересадке мышам вызывает беспокойное поведение и у них, в то время как пересадка бактерий здоровых людей такого эффекта не дает.
Стресс и микрофлора
Одно из первых исследований, рассматривающих связь стресса и микрофлоры показало, что у стерильных мышей стрессовая реакция излишне интенсивная. А другое, более свежее исследование показало, что подверженность стрессу крыс “в юности” вызывает нарушения в составе микрофлоры и ведет к более интенсивным стрессовым реакциям в зрелости. Важно, что в этом исследовании обнаружили: если крысятам давать пробиотик (бактерии Lactobacillus sp) это нормализует уровень гормонов стресса. Стресс на ранних этапах жизни ведет к более депрессивному поведению у зрелых крыс. Другое похожее исследование показало, что если крысиному молодняку, подверженному стрессу, давать пробиотики (бактерии Bifiodo infantis), то уменьшаются признаки депрессии в зрелости.
Вместе эти исследования наводят на вывод о том, что нужно признать связь между дисбалансом микрофлоры (дисбактериозом), изменениями в поведении в связи с влиянием стресса и стрессовой реакцией. Также напрашивается вывод, что использование пробиотиков может быть эффективно в лечении симптомов, связанных со стрессом.
В ходе небольшого исследования, участниками которого стали молодые здоровые мужчины, ученые из Университетского колледжа Корка (University College Cork), Ирландия, выявили, что прием пробиотических препаратов, содержащих штамм Bifidobacterium longum (B. longum), способствует снижению уровня физиологического и психологического стресса и улучшает состояние памяти. Доклад об этой работе представил руководитель исследования доктор Джерард Кларк (Gerard Clarke) на ежегодном собрании Сообщества нейронауки (Society for Neuroscience - SfN). Он отметил, что основой для ее проведения стали доклинические эксперименты, в ходе которых стало известно, что штамм B. longum оказывает позитивное воздействие на когнитивные функции лабораторных мышей и уменьшает выраженность физиологических и поведенческих проявлений стресса. 
В данной работе приняли участие 22 волонтера (мужчины, средний возраст - 25,5 года), которые в течение 4 нед принимали препарат, содержащий штамм B. longum NCIMB 41676, а затем следующие 4 нед - плацебо. В начале работы и по окончании каждого 4-недельного периода ученые оценивали уровень острого стресса у частников, используя холодовой прессорный тест и измеряя уровень кортизола - гормона стресса, а ежедневного - с помощью Шкалы воспринимаемого стресса Коэна (Cohen Perceived Stress). Состояние когнитивных функций у волонтеров определяли, исходя из показателей неврологической активности и результатов нейропсихологических тестов.
Проанализировав полученные результаты, авторы исследования отметили, что прием препарата, содержащего пробиотический штамм B. longum NCIMB 41676, приводил к снижению уровня кортизола и субъективному уменьшению уровня тревожности. Участники констатировали, что во время приема препарата они чувствовали себя менее напряженными, чем в начале исследования, а их зрительная память значительно улучшилась.
Исследователи подчеркнули, что новая концепция, рассматривающая микрофлору кишечника как ключевой регулятор поведения и функционирования головного мозга, представляет собой смену парадигмы в нейронауке. Точечное медикаментозное вмешательство в ось «микробиота - кишечник - мозг» с помощью психобиотиков - микроорганизмов с потенциально положительным влиянием на психическое здоровье - может рассматриваться как новый подход к лечению патологических состояний, ассоциированных со стрессом. Они полагают, что целью дальнейших работ должно стать изучение механизмов, лежащих в основе выявленной взаимосвязи.
Заключение
Кишечная микрофлора (микробиота) – огромная популяция, важная для здорового обмена веществ и функционирования головного мозга, а коммуникация между кишечником и мозгом проходит в т.ч. через нейронные связи. Кишечная микрофлора очень важна в раннем возрасте и может оказывать влияние на то, какие реакции на стресс будут вырабатываться в мозгу
Пробиотики (исследования на людях и животных показали что пробиотики или, иначе говоря, “хорошие бактерии”, оказывают положительное воздействие на настроение. И хотя это очень многообещающие открытия, не нужно спешить и думать, что мы уже нашли решение для клинических ситуаций (расстройств поведения и настроения). Конечно, микрофлора является важным модулятором здоровья и ее следует считать составляющей сложной, многогранной системы коммуникации, которая необходима для установления здорового баланса для развития и здоровой работы мозга.
Но! Критерием здоровья кишечника является не только некий один пробиотик, а именно разнообразие микрофлоры.Поэтому важна нормализация питания в целом! Увы, уникального пробиотика не существует. Что делать для улучшения микрофлоры, напишу потом. опубликовано
Андрей Беловешкин
P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet
Лицемерное замалчивание и грубые шуточки – таков удел большинства органов пищеварения. Понос – стыдно, пукать – гадко, сфинктера как будто не существует. Но чем больше ученые погружаются в хитросплетения кишечника, тем лучше осознают, что устройство этой части человеческого организма идеально, а ее влияние на настроение и качество жизни огромно. Хочешь поговорить более предметно?
Ни в одном живом организме дефекация, то есть утилизация мусора, не проходит настолько гигиенично и совершенно, как в человеческом. Работа кишечника неостановима, но, к счастью, всегда согласована с головным мозгом . Если желание пукнуть или облегчиться застает человека в момент, который серое вещество не признает удобным для задуманного, в кишечнике срабатывают запорные механизмы. Они будут сдерживать неотвратимое как минимум до окончания романтического ужина. Однако злоупотреблять этой способностью не советуем: регулярно удерживая себя от похода в туалет, подавляя позыв за позывом в течение нескольких часов, можно повредить свой запорный механизм.
Червеобразный отросток по имени аппендикс существует не только для того, чтобы воспаляться и укладывать человека в больницу. Его роль – наблюдать за происходящим в полости кишечника и иногда даже спешить на помощь. Например, если мимо него несется пропущенный другими стражами вредоносный микроорганизм, он захватывается иммунной тканью аппендикса и погибает там (или, наоборот, побеждает, и тогда воспаленный кусочек пищеварительной системы знакомится со скальпелем).
А еще в здоровом червеобразном пузыре собран цвет нации – компания полезных бактерий. Как выяснили американские исследователи, этот золотой запас играет важную роль, например, при поносе. В процессе экстренной детоксикации наружу выносится множество представителей полезной кишечной микрофлоры. Их место норовят занять патогенные бактерии, но, поскольку погибать организму неохота, в игру вступает аппендикс. Скрывавшиеся в нем микроорганизмы-помощники устремляются в тостый кишечник и занимают свободные места. И вот человек снова здоров и весел.
Хотя большая часть пищевых ресурсов переваривается в тонком кишечнике, толстый совсем не обижен своей ролью поедателя объедков. Населяющие его микроорганизмы только и ждут, когда к ним доберутся всякие жесткие волоконца, из которых они добывают необходимые для жизни человека минеральные вещества, например кальций. Почти безотходное производство!
Приятно знать, что наша пищеварительная система, в отличие от некоторых, никогда не ляжет спать, если в доме бардак . Если бы через 2 часа после обеда ты могла заглянуть в свой тонкий кишечник, он встретил бы тебя розово-нежной влажной поверхностью без признаков непереваренных зернышек, случайно проглоченной пуговицы и тому подобных излишеств. Уборка начинается строго по расписанию: сначала желудок открывает запоры и выносит все, с чем не справился, в тонкий кишечник. А там рукава засучивают маленькие моторные комплексы, которые создают мощную волну, продвигающую все лишнее на выход. Собственно, урчание в животе, которое мы часто принимаем за симптом приближающейся голодной смерти, на самом деле всего лишь звук уборки.
Выражения «нутром чую» и «проглотить обиду» для современных ученых имеют прямое значение: граждане на полном серьезе называют кишечник вторым мозгом человека. Есть убедительные доказательства того, что от слаженной работы всех этих трубок и микрофлоры зависит настроение индивидуума, его вес, способность запоминать информацию и защищаться от вирусов и бактерий. Во врачебной практике лечение депрессии порой ограничивается препаратами, которые избавляют человека от запора или гастрита.
Ну и главное: именно в кишечнике синтезируется множество белковых форм, имеющих прямое отношение к деятельности мозга . А нервных клеток в желудке и кишечнике аж 100 миллионов – больше, чем в спинном мозге. И каждая думает о тебе.
24–72 часа занимает весь процесс пищеварения у взрослого человека. Это норма, как любят говорить по телевизору.
Процесс пищеварения
От момента, когда в рот тебе попадает съестное, до того, как нечто неаппетитное покинет тело, случается много интересного. Ну например:
- При жевании вместе со слюной во рту появляется вещество опиорфин. Обезболивает оно мощнее, чем морфий, – поэтому ты можешь глотать даже противную вареную капусту. А еще опиорфин, по сути, антидепрессант, и, возможно, именно этот факт лежит в основе булимии.
- Чтобы пережеванное продвинулось по пищеводу в сторону желудка, в работу включаются около 20 пар мышц . Некоторые из них действуют рефлекторно, другими управляет мозг, но сила их такова, что еда продвигается в нужном направлении, даже если ты стоишь на голове.
- На входе в желудок еду встречает своеобразный «люк» – запорный механизм. Он стимулируется при глотательном движении, затем расслабляется примерно на 8 секунд, впуская съестное, а потом снова сжимается, намекая, что можно продолжать есть.
- Желудок человека кособок не просто так. Жидкая пища сразу плюхается в его нижний отдел – там ее качество анализируют нервы-эксперты и быстро пропускают дальше. А все твердые комки распределяются вдоль длинной стенки, где их ждет измельчение.
- Мерное колыхание стенок желудка и выделение пищеварительных гормонов служат для того, чтобы превратить все съеденное в пюре, с которым потом разберутся тонкий и толстый кишечники.
- 3–7 метров тонкого кишечника и есть главный пункт переваривания пищи . Здесь каша химически обрабатывается и раскладывается на мелкие элементы, которые через кровоток и лимфу отправляются к каждой клетке тела в виде чистой энергии.
- Последняя остановка на пути к унитазу – толстый кишечник. Непереваренные пищевые волокна здесь прессуются, отжимаются от лишних соков и, в свое время, аккуратно выводятся во внешний мир.
Каким образом микроорганизмы кишечника управляют генами, как на это влияет состав нашей пищи и почему богатая жирами пища менее полезна для микрофлоры кишечника, рассказывает сайт.
В кишечнике человека или любого другого живого организма существует целый мир - надежная экосистема микроорганизмов, которые чаще всего называют микробиомом. Микробиом состоит из триллионов бактерий, грибков и вирусов, поэтому его состояние оказывает серьезное воздействие на здоровье хозяина. Микроорганизмы, процветающие в кишечнике, играют важную роль в жизнедеятельности человека, так как участвуют в обработке пищи, в развитии иммунной системы и функционировании отдела органов пищеварения.
Ученые из Висконсинского университета в Мэдисоне решили провести сравнительное исследование, как функционирует пищеварительная система двух групп мышей, если одна из этих групп росла в типичных лабораторных условиях, а другая - в стерильной безмикробной обстановке. В ходе работы, описанной в журнале Molecular Cell, исследователи выявили одну важную роль обитающих внутри организма микробов: они являются посредниками для экспрессии генов, то есть процесса, в ходе которого наследственная информация от последовательности нуклеотидов ДНК преобразуется либо в РНК, либо в белок. Иными словами, кишечный микробиом благодаря эпигеному (совокупности специфических меток, определяющих активность генов) передает химическую информацию, которая регулирует, какие гены в клетках активны.
Другим результатом исследования стало доказательство негативного влияния так называемой западной диеты - рациона с высоким содержанием насыщенных жиров, сахара и красного мяса. Оказалось, что метаболиты, вырабатываемые бактериями пищеварительной системы, химически связываются с клетками далеко за пределами толстой кишки и вызывают активацию генов вне зависимости от близости клеток.
«Микроорганизмы каким-то образом стимулируют экспрессию генов посредством изменений в эпигеноме, - рассказал Джон Дену, профессор биомолекулярной химии из Висконсинского университета в Мэдисоне. - Мы начинаем по-настоящему понимать, какое значение имеют микробиом и соблюдение правильного питания».
Во время исследования были обнаружены основные различия в регуляции генов мышей, выросших в разных условиях. Кроме того, у грызунов различался рацион питания: одну группу кормили растительными углеводами, которые есть в овощах и фруктах, а другую - продуктами с высоким содержанием простых сахаров и жиров, имитируя западную диету.
По словам бактериолога Федерико Рея, одного из авторов исследования, диета на основе растительных углеводов питает микробиом и делает его богаче. Диета с высоким содержанием сахаров и жира, наоборот, снижает способность микрофлоры кишечника связываться с другими клетками. «Мы видим, что кишечный микробиом влияет на эпигеном хозяина через его рацион, а диета на основе растений улучшает связь между хозяином и микробами», - прокомментировал Рей.
Если микробиом получает небольшое количество жирных кислот с короткой цепью, процессы брожения перерабатывают питательные вещества из растений, которые являются важными химическими посланниками, которые также общаются с хозяйскими клетками через эпигеном. «Микробный метаболизм, или ферментация, заключается в том, что растительные волокна перерабатываются в короткоцепочные жирные кислоты», - добавил профессор Дену.
По результатам исследования ученые предположили, что шаблон для здорового микробиома возник у человека в далеком прошлом, когда его рацион составляла преимущественно пища растительного происхождения, а жиры и сахара были менее доступны, чем в современной пище. Рей отметил: «Отходя от растительной диеты, человек частично теряет связь между своими клетками и микрофлорой».
Еще один эксперимент, проведенный в рамках исследования, был связан с обеспечением мышей, выросших в стерильной среде, тремя различными короткоцепочными жирными кислотами. Как утверждает профессор Дену, именно эти кислоты являются основным проводником между микрофлорой и клетками хозяина.
Продукты, богатые жирами и сахарами, особенно после пищевой обработки, легко усваиваются человеком, но не являются полезной пищей для микробиома. Более того, химическая связь между микрофлорой и клетками человека может иметь серьезные последствия, так как микробиом должен поддерживать связь с клетками печени и жировой ткани.
Еще до нашей эры кишечник считался важным органом, который сравнивали с вратами рая или ада для организма человека. Гиппократ выявил связь между качеством и продолжительностью жизни человека с состоянием его кишечника. "Смерть человека начинается с его кишки", — говорил ученый.
Врач-эндокринолог, кандидат медицинских наук Лилит Егшатян* рассказала "Социальному навигатору" о важной роли микроорганизмов, населяющих кишечник.
— Лилит Ваниковна, прав ли был Гиппократ, отводя столь важную роль микроорганизмам кишечника?
— Прав. А великий российский ученый Илья Ильич Мечников более 100 лет назад сформулировал классические представления о роли микрофлоры и характере взаимоотношений между ними и макроорганизмом. Он говорил: "Преждевременное и болезненное старение человека зависит от отравления ядами некоторых микробов кишечной флоры, и все, что препятствует кишечному гниению, должно улучшить здоровье и отдалить старость". Мечников также предполагал, что "возможно продлить жизнь через оперативное удаление из организма толстой кишки".
Однако, несмотря на это, многие десятилетия неосознанно игнорировалась важная роль кишечника для организма человека. Кишечник считался только органом для транспортировки и распространения продуктов питания и удаления их остатков. Повышенный интерес к его изучению наблюдается в течение последних лет, что связано с развитием современных молекулярно-генетических методов исследования — высокопроизводительного параллельного секвенирования. В отличие от традиционных методов с помощью данной методики удалось оценить качественную и количественную характеристику микроорганизмов и их взаимодействие с макроорганизмом, то есть человеком.
— Что на данный момент известно ученым?
— Накопленный к настоящему моменту объем данных указывает на важную роль микробных клеток, совместно именуемых микробиотой, в функционировании макроорганизма. Исследователи установили, что в организме человека есть по крайней мере более 100 триллионов микробных клеток с общим весом более двух килограммов, притом что бактериальная клетка легче воздуха.
Из каждых 10 клеток тела человека собственно к человеку относится только одна клетка, а остальные девять клеток относятся к микроорганизмам. Геном этих бактерий содержит сотни генов (более чем в 100 раз больше генов, чем в геноме человека) с высокой метаболической активностью бактериальных клеток. Заселение кишечника происходит еще до рождения, в период внутриутробного развития. К концу первого года жизни состав микробиоты кишечника приближается к флоре взрослого человека и полностью соответствует таковой к двум с половиной годам.
— Это действительно так? Считается, что дети рождаются со стерильным кишечником.
— Да, это так. Наличие микробной рРНК в плаценте, околоплодных водах, пуповинной крови и в меконии новорожденных свидетельствует о заселении кишечника до рождения.
Кишечник — второй мозг
— Какую роль играют эти бактерии?
— Бактерии помогают пищеварению, участвуют в развитии кишечного иммунитета, предотвращении колонизации патогенами, они участвуют в синтезе гормонов, биологически активных веществ, витаминов, защищают организм от токсинов, канцерогенов, аллергенов.
— Существует тезис, что микробиота может влиять на настроение человека. Это так?
— Да, бактерии влияют на психоэмоциональное поведение хозяина.
На сегодняшний день кишечник называют еще вторым мозгом. Многочисленные экспериментальные и клинические исследования поддерживают предположения о взаимосвязи между микробиотой кишечника и центральной нервной системой.
Исследования показали, что потребление пробиотика, то есть полезных микробов, значительно улучшает настроение у человека. А инфицирование экспериментальных мышей приводит к повышению у них тревожного поведения.
Одной из основных функций микробиоты кишечника является расщепление клетчатки, поскольку она не переваривается ферментами желудочно-кишечного тракта человека. В результате этого процесса синтезируются метаболиты, это короткоцепочечные жирные кислоты, которые влияют на все метаболические процессы, иммунную систему и, следовательно, на настроение и поведение. Экспериментально показано, что введение мышам масляной кислоты (одна из форм этих кислот) увеличивает стрессоустойчивость и повышает настроение.
— А как человек влияет на состояние собственной микробиоты?
— Микробиота является своеобразным индикатором макроорганизма, реагируя на физиологические, диетические, климато-географические факторы изменением качественного и количественного состава. Безусловно, между бактериями и макроорганизмом существуют общие и расходящиеся интересы. Одним из основных факторов, влияющих на состав микробиоты кишечника и здоровье человека, является питание или определенные предпочтения в питании.
— Например?
— Выявлено, что за последние 30 лет, с тех пор как западный стиль жизни получил массовое распространение, например, в Японии распространенность хронических воспалительных заболеваний кишечника увеличилась в 100 раз. И это результат не генетической предрасположенности к данным заболеваниям, а изменения диеты, в том числе уменьшения потребления в пищу водорослей и переход на европейский тип питания с преобладанием животных жиров и белков.
Как набрать 60% жира за две недели
— То есть, меняя диету, можно влиять на состояние микробиоты. Вероятно, можно влиять и на содержание жира в организме, о чем сейчас все беспокоятся, не вылезая из тренажерных залов?
— Всемирная организация здравоохранения признала ожирение эпидемией. Лавинообразный рост распространенности ожирения послужил основой гипотезы о его инфекционной природе.
Были проведены эксперименты на мышах, которые показали, что ни генетическая предрасположенность к ожирению, ни высококалорийная диета не приводят к развитию ожирения у безмикробных мышей. А введение этим стерильным мышам микробиоты от мышей с ожирением приводит к увеличению массы жировой ткани за две недели на 60% без каких-либо изменений в питании. Так же происходит развитие ожирения у животных при их инфицировании.
Микробиота кишечника чаще всего оказывается схожей среди членов одной семьи, поскольку предпочтения в питании одного влияют на потребление пищи другими, что приводит к увеличению количества бактерий, адаптированных к этой диете.
На уменьшение разнообразия состава микробиоты влияет также "западная диета", или диета, бедная пищевыми волокнами, так как при отсутствии клетчатки в кишечнике наблюдается потеря определенных бактерий и их генов, расщепляющих клетчатку. Уменьшение разнообразия приводит к тому, что увеличивается количество "плохих" бактерий, которые впитывают больше калорий из потребляемой человеком пищи, что приводит к увеличению массы жировой ткани. При повышенном разнообразии или богатой микрофлоре бактерии используют ресурсы на конкуренцию и сотрудничество, а не на манипуляции с хозяином.
Опыты на мышах показали, что низкий видовой состав передается по наследству, и даже при возвращении в рацион большого количества клетчатки не все таксоны (группы микроорганизмов) восстанавливаются, и эта способность уменьшается у каждого последующего поколения. Статистика у людей показывает, что у каждого второго тучного ребенка один из родителей имеет нарушение жирового обмена, а у 1/3 оба родителя страдают ожирением или избыточной массой тела. Таким образом, если выбор в пользу пирожного вместо клетчатки стал привычным, то вы, скорее всего, уже подпортили своим потомкам здоровье.
Многочисленные исследования обнаружили антитела к различным микроорганизмам в органах и самой жировой ткани.
В настоящее время даже существует термин "микробное ожирение", который ввел в употребление микробиолог Патрик Кани. Согласно его исследованиям, ожирение может быть "заразным" при передаче бактерий "ожирения" от человека человеку.
Обнаружено, что риск развития ожирения увеличивается на 57% у одного из друзей, если у второго есть ожирение. Поэтому можно обсуждать, что собой представляет ожирение — социально или инфекционно заразное заболевание?
— Как можно передать бактерии "ожирения"?
— Еще в 1982 году было описано развитие ожирения при вирусной инфекции у мышей-альбиносов. У людей также выявлено, что определенный аденовирус (возбудитель острых респираторных вирусных инфекций) может приводить к развитию ожирения. Однако ожирение имеет много причин и в большинстве случаев вызвано не вирусом, а именно образом жизни.
Несмотря на то что в литературе обсуждается возможное влияние банального мытья рук на контроль веса, бояться, что вы можете заразиться от вашего друга/родственника с ожирением, не нужно. Ожирением заразиться, в классическом понимании этого термина, нельзя, поскольку не существует "легких путей" передачи бактерий "ожирения" от человека человеку. Доминирующим путем является влияние предпочтения в питании одного на потребление пищи другим.
В 2013 году в России мы (ученые из ФГБУ "ГНИЦ ПМ", ГБОУ ВПО РНИУ им. Н.И.Пирогова "Российский геронтологический научно-клинический центр", ФГБУН "НИИ ФХМ") провели исследование, целью которого было изучение особенностей состава микробиоты кишечника в зависимости от характера питания у пациентов с различным метаболическим статусом. В ходе работы мы выявили бактерии, которые ассоциировались с нарушением углеводного обмена, ожирением, хроническим воспалением, атеросклерозом и так далее. Интересным оказался факт, что бактерии, которые ассоциировались с сахарным диабетом 2-го типа, влияли на нарушение углеводного обмена даже при потреблении меньшего количества углеводов и жиров по сравнению со здоровыми. Наши результаты, как и мировые, указывают на существование "более эффективных" бактерий, присутствие которых уже увеличивает риск метаболических нарушений, независимо от питания.
— Что советуют специалисты, как обычным людям следить за состоянием собственной микробиоты?
— До тех пор пока мы не сможем лучше понять вклад бактерий и взаимодействие между отдельными таксонами, более эффективным влиянием на здоровье макроорганизма будет увеличение микробного разнообразия в кишечнике.
В научных и популярных статьях обсуждаются разные меры профилактики "болезней цивилизации".
Ранняя профилактика . Безусловно, для нормального становления микробиоты важны: естественные роды; раннее прикладывание к груди; грудное вскармливание в течение первых четырех-шести месяцев жизни; при отсутствии молока у матери применение адаптированных смесей.
Питание . В течение всей жизни важным фактором являются диетические ограничения, включение в рацион пищевых волокон (потребление в среднем 30 граммов пищевых волокон в день помогает предотвратить множество заболеваний — от сердечно-сосудистых до кишечных), а также потребление натуральных кисломолочных продуктов, квашеных овощей и так далее.
Отказ от самолечения
. Терапия должна быть назначена врачом и только по показаниям. Бесконтрольная антибиотикотерапия "на всякий случай", во-первых, приводит к формированию резистентности к терапии, что уже глобальная проблема, а во-вторых, повышает риск развития метаболических нарушений. Показано, что прием двух и более курсов антибиотиков повышает риск развития сахарного диабета.
Пробиотики ("культура специфической жизни микроорганизмов"). Несмотря на положительные результаты использования пробиотиков, нужно понимать, что нет четких критериев того, какой штамм бактерий нужен именно вам для улучшения разнообразия состава. Кишечник каждого человека содержит в себе уникальный состав, и не всегда прием пробиотика может оказать положительное влияние на организм. Изучение влияния пробиотиков на микробный состав находится на стадии предположений, следовательно, их также нужно принимать только по рекомендации врача, поскольку требуется индивидуальный подбор препарата.
Пребиотики , то есть неперевариваемые соединения, которые стимулируют рост полезных микробов, более предпочтительны, поскольку в этом случае нет необходимости строгого индивидуального подбора препарата, они устойчивы к воздействию секретов желудочно-кишечного тракта, их просто хранить и, самое главное, восстанавливают собственный микробиоценоз.
Трансплантация фекальной микробиоты . Доказано, что данная методика дает хороший результат и устраняет первопричину при воспалительных заболеваниях кишечника. Считается, что трансплантация микробиоты может быть использована для коррекции метаболических нарушений и восстановления потерянного разнообразия бактерий. Немногочисленные исследования фекальной трансплантации при ожирении показали хорошие результаты при правильном выборе донора. Однако на сегодняшний день нет стандартных скрининговых критерий для выбора "идеального" донора, что может быть потенциальной причиной отрицательных результатов, а также передачи инфекций.
— Как технически может производиться пересадка фекальной микробиоты?
— Первое терапевтическое использование трансплантации фекальной микробиоты было в 1958 году при воспалительных заболеваниях кишечника. При заболеваниях кишечника используют различные пути введения: через назогастральный зонд, при эзофагогастродуоденоскопии, колоноскопии, ректальной клизме и так далее. Выбор пути введения зависит от вида и анатомии заболевания. Данных о том, какой путь введения является наиболее эффективным для лечения метаболических нарушений и ожирения, нет. Поэтому в 2010 году были созданы кислотостойкие гелевые капсулы, которые не растворяются в желудке и кал был расфасован в эти капсулы. Однако тут также существует проблема — правильная заморозка для выживания полезных бактерий.
Поэтому очевидно, что поддержание гомеостаза и нормального обмена веществ невозможно без восстановления разнообразия нормальных ассоциаций микроорганизмов кишечника. Полученные результаты многочисленных исследований дают основания предполагать, что с помощью соответствующей диеты, изменения образа жизни можно положительно повлиять на состав микробиоты. Несмотря на выявленный эффект различных препаратов, необходимы дальнейшие исследования для объективизации терапии.
Беседовал Евгений Еремкин
