Связь кишечника и мозга: как стресс и микрофлора влияют на тревожность и память

Связь кишечника и мозга работает в обе стороны: во время эмоционального напряжения мозг через гормоны и нервные импульсы меняет работу пищеварения и состав микрофлоры, а кишечные бактерии, в свою очередь, посылают сигналы обратно в центральную нервную систему, воздействуя на тревожность и реакцию на стресс.

Как связаны кишечник и мозг: двусторонний диалог

Представьте: вы переживаете неприятное событие. Мозг реагирует на стресс, в кровь поступают гормоны, меняется работа кишечника. Но история на этом не заканчивается. Изменения затрагивают микроорганизмы, живущие в пищеварительном тракте. А они, в свою очередь, способны посылать сигналы обратно в нервную систему.

Эта сложная система получила название «ось кишечник - мозг». В стенках пищеварительного тракта расположена собственная густая сеть нервных клеток — энтеральная нервная система (внутренняя нервная система кишечника, которую ученые часто называют «вторым мозгом», так как она способна управлять пищеварением автономно и напрямую обмениваться импульсами с головным мозгом). Именно она обеспечивает быструю нервную проводимость между мозгом и стенками кишечника.

В научном обзоре, опубликованном в журнале Annals of Gastroenterology в 2015 году, исследователи Марилия Каработти и её коллеги описали, как кишечные бактерии участвуют в обмене сигналами между пищеварительной и нервной системами.

Связь между мозгом и кишечником не прерывается ни на секунду. В ней участвует микрофлора кишечника — живущие в нём бактерии и другие микроорганизмы. Учённые исследуют, как она связана с реакцией на стресс, тревожностью и памятью. Многие результаты пока получены на животных. Что именно удалось выяснить?

Выяснилось, что кишечная микробиота, то есть совокупность обитающих в кишечнике микроорганизмов, может влиять на процессы, связанные с эмоциями, стрессом и памятью.

Микробиота - это совокупность всех микроорганизмов, которые живут в симбиозе с человеческим организмом

Кишечник и тревога: какой секрет раскрыли мыши без бактерий

Одним из самых интересных инструментов исследования стали лабораторные животные, выращенные в стерильных условиях, без обычной кишечной микробиоты. Их поведение оказалось неожиданным.

Такие мыши обычно демонстрировали меньшую базовую тревожность, но при этом сильнее реагировали на внешний стресс. В их организме резко повышался уровень кортикостерона и других гормонов, участвующих в стрессовой реакции. Именно поэтому сегодня так активно изучается взаимосвязь кишечника и мозга при депрессии и повышенной тревожности.

Кортикостерон — главный гормон стресса у мышей, вырабатываемый надпочечниками и выполняющий ту же функцию, которую у людей выполняет кортизол.

Ещё интереснее оказался результат экспериментов с заселением кишечника бактериями. У очень молодых мышей это могло нормализовать чрезмерную стрессовую реакцию. У животных более старшего возраста такого восстановления уже не наблюдали.

Это позволило учёным предположить существование особого периода развития, когда нервная система особенно восприимчива к сигналам кишечных микроорганизмов. Микробиота, возможно, участвует в настройке реакции на стресс задолго до того, как организм сталкивается со многими взрослыми испытаниями.

Блуждающий нерв и нейромедиаторы: прямая линия связи с мозгом

Как бактерии, находящиеся в кишечнике, вообще могут влиять на происходящее в голове?

Один из важных путей проходит через блуждающий нерв (длинный нерв, который идёт от мозга к органам грудной и брюшной полости), который передаёт информацию от внутренних органов к центральной нервной системе. Волокна блуждающего нерва не находятся в прямом контакте с кишечной микробиотой. Вместо этого сигналы достигают кишечной микробиоты через 100–500 миллионов нейронов из энтеральной нервной системы, расположенной в подслизистом слое стенки кишечника, а от них блуждающий нерв передаёт сигналы в мозг.

В исследованиях на мышах определённые штаммы полезных бактерий изменяли поведение животных и воздействовали на процессы, связанные с передачей нервных сигналов. Но когда блуждающий нерв перерезали, часть этих эффектов исчезала.

Особенно показателен эксперимент с бифидобактерией Bifidobacterium longum. В модели хронического воспаления кишечника её применение уменьшало тревожное поведение мышей. Однако после перерезки блуждающего нерва этот эффект пропадал. Получается, кишечные бактерии могут влиять на мозг через вполне конкретный физический путь — блуждающий нерв.

Микроорганизмы также способны вырабатывать вещества — нейротрансмиттеры и нейромедиаторы (биологически активные вещества, которые передают сигналы между нервными клетками), которые участвуют в нервной регуляции:

• ГАМК (гамма-аминомасляная кислота — главное тормозное вещество нервной системы, которое снимает избыточное возбуждение);
• дофамин (участвует в регуляции поведения, в поджелудочной железе снижает выработку инсулина, в пищеварительной системе снижает перистальтику желудочно-кишечного тракта и защищает слизистую кишечника);
• норадреналин (обладает сосудосуживающим и прессорным действием, расслабляющим действием на мускулатуру кишечника);
• серотонин (вещество, регулирующее настроение, сон и моторику кишечника; при этом до 90% всего серотонина в организме вырабатывается именно клетками кишечника при участии бактерий);
• гистамин (в организме, запуская воспалительную реакцию, стимулирует выработку соляной кислоты в желудке, участвует в управлении циклом сна и бодрствования, памяти и когнитивных функциях);
• другие сигнальные молекулы.

Раньше считалось, что вырабатывать ГАМК, дофамин, серотонин может только нервная система. Гистамин всегда был известен науке как продукт тучных клеток (иммунной системы), а норадреналин мог вырабатываться только в надпочечниках.

Стресс и кишечник: как влияет эмоциональное напряжение и какие симптомы вызывает

У этой истории есть обратная сторона: мозг тоже влияет на кишечных бактерий. Многим знакомо на практике, как стресс влияет на желудок и кишечник в минуты сильного волнения.

В обзоре описаны экспериментальные данные, согласно которым всего два часа стресса способны существенно изменить состав кишечного микробного сообщества и вызвать дисбиоз (уменьшение полезных и рост условно-патогенных микроорганизмов).

Механизм сложнее, чем простая передача команды от мозга к бактериям. Во время стресса меняется активность нервной и гормональной систем. Это напрямую отражается на следующих процессах:

• перистальтике (волнообразном сокращении стенок кишечника для продвижения пищи);
• выделении защитной слизи;
• проницаемости кишечной стенки (нарушается кишечный барьер — плотные контакты между клетками слизистой оболочки);
• местных иммунных реакциях.

Когда включается связь «стресс и кишечник», симптомы на уровне тела проявляются очень быстро: из-за изменения тонуса гладких мышц возникают спазмы в животе, вздутие, урчание, диарея или, наоборот, спастический запор.

В результате меняется сама среда, в которой живут микроорганизмы. Есть и ещё более неожиданный факт: некоторые бактерии способны напрямую реагировать на сигнальные вещества организма хозяина. Например, у определённых штаммов кишечной палочки обнаружены рецепторы, реагирующие на гормоны стресса — адреналин и норадреналин. Таким образом, химические сигналы, связанные с реакцией организма на стресс, могут напрямую влиять на поведение микроорганизмов.

Может ли кишечник влиять на память?

Исследования животных без обычной микробиоты выявили также нарушения памяти.

Одним из возможных объяснений учёные считают изменения в работе нейротрофического фактора мозга (BDNF). В других экспериментах изменение состава микробиоты сопровождалось изменениями уровня BDNF в гиппокампе — области мозга, важной для формирования памяти и обработки эмоций.

BDNF — белок, участвующий в регуляции деятельности нервных клеток и процессов, связанных с обучением и памятью

Исследователи также описали влияние бактериальных метаболитов на нервную систему. Метаболиты представляют собой вещества, образующиеся в процессе жизнедеятельности микроорганизмов. Среди них особое внимание привлекли короткоцепочные жирные кислоты (вещества, которые полезные бактерии производят при переработке растительной клетчатки), которые могут участвовать в регуляции нервных сигналов и процессов обучения.

Эти результаты не означают, что бактерии управляют нашими воспоминаниями. Но они показывают, что связь между микробиотой и мозгом затрагивает гораздо больше процессов, чем просто пищеварение.

СРК на фоне стресса: почему эти открытия важны

Одним из наглядных примеров нарушения взаимодействия кишечника и мозга исследователи называют СРК (синдром раздражённого кишечника — функциональное расстройство, при котором боли в животе, вздутие и нарушения стула возникают без видимых структурных повреждений самого органа). СРК напрямую связано с нарушением регуляции по оси «кишечник — мозг».

Когда развивается СРК из-за стресса, изменения кишечной микробиоты сочетаются с повышенной болевой чувствительностью стенок кишечника, нарушениями его двигательной активности и сбоями нервной регуляции через блуждающий нерв. Часто физический дискомфорт в животе усиливают сопутствующие симптомы тревоги при СРК, формируя замкнутый круг: тревога вызывает спазм кишечника, а боль в кишечнике усиливает тревогу.

Особенно любопытен эксперимент, в котором бактерии при СРК (микробиоту пациентов с синдромом раздражённого кишечника) перенесли крысам, ранее выращенным без микроорганизмов. У животных тут же возникла повышенная чувствительность кишечника к растяжению. Это свидетельствует о том, что микробное сообщество активно участвует в формировании болевых симптомов.

Однако авторы обзора подчёркивают: значительная часть доказательств получена в экспериментах на животных. Эффекты отдельных пробиотиков (препаратов с живыми полезными бактериями, например, бифидобактериями при СРК) зависят от конкретных бактериальных штаммов, а перспективные результаты ещё не означают появления одной универсальной таблетки.

Понимание того, почему после стресса начинается СРК и меняется микрофлора, даёт ключ к восстановлению нормальной работы организма. Поскольку связь двусторонняя, воздействовать нужно сразу с двух сторон — со стороны нервной системы и со стороны самого кишечника:

• Снижение стрессовой нагрузки и активация блуждающего нерва, чтобы остановить выброс кортизола и адреналина, нарушающих моторику кишечника.
• Поддержка микробиоты через питание.
• Разрыв порочного круга тревоги: работа с вниманием, мышлением, эмоциональным напряжением, чтобы научить сознание взаимодействовать со стрессовыми ситуациями.

Вывод

Главный вывод научных исследований заключается в следующем. Наш мозг и кишечник постоянно обмениваются информацией, а микроорганизмы оказываются активными участниками этого диалога. И чем больше учёные узнают о механизмах такого взаимодействия, тем очевиднее становится факт: наше самочувствие, устойчивость к стрессу и ясность ума зависят от слаженной работы всего организма — от нейронов головного мозга до микроскопических обитателей пищеварительного тракта.

Об авторе

Александр Оношко – педагог, эксперт и автор системы самообразования «Мышление здоровья». Пишет книги, публикует научные исследования.  Автор программ, специальных курсов, направленных на обретение внутренней опоры, гармонии и восстановление здоровья.

Источники

Carabotti M, Scirocco A, Maselli MA, Severi C. The gut-brain axis: interactions between enteric microbiota, central and enteric nervous systems. Ann Gastroenterol. 2015;28(2):203-20. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4367209/

Dicks LMT. Gut Bacteria and Neurotransmitters. Microorganisms. 2022; 10(9):1838. https://doi.org/10.3390/microorganisms10091838