Дэвид Перлмуттер
Кишечник и мозг. Как кишечные бактерии исцеляют и защищают ваш мозг
Следующий важный нейромедиатор, производимый кишечными бактериями, – глутамат. Он участвует практически во всех функциях головного мозга, включая процессы познания, обучения и запоминания. В здоровом головном мозге это вещество содержится в большом количестве. Массу неврологических расстройств, от тревожности и расстройства поведения до депрессии и болезни Альцгеймера, связывают с недостатком GABA и глутамата в головном мозге.
Один из наиболее важных выводов последнего исследования на тему взаимосвязи между микробами и здоровьем головного мозга заключается в том, что нарушение баланса микрофлоры кишечника – это не просто состояние, в котором «плохие» бактерии имеют численный перевес над «хорошими» и всячески их угнетают, провоцируя воспалительный процесс и лишая организм жизненно важных элементов, ими производимых. У миллионов людей сегодня дисбаланс микрофлоры кишечника обусловлен повышенной кишечной проницаемостью, которая вызывает состояние хронического слабовыраженного воспалительного процесса. Остановимся на этом подробнее.
Опасность синдрома повышенной кишечной проницаемости
Желудочно-кишечный тракт человека, от пищевода до заднепроходного отверстия, выстелен одним-единственным слоем эпителиальных клеток. Этот клеточный слой – важнейшая зона взаимодействия между организмом человека и окружающей средой («внутри» против «снаружи»). Фактически любые слизистые оболочки в нашем организме, в том числе слизистые оболочки глаз, носа, горла и желудочно-кишечного тракта, могут стать областью попадания патогенных факторов, так что организму необходимо обеспечить должный уровень их защиты. (Эти поверхности покрыты слизистой пленкой – особым видом ткани, секретирующим слизь.) Поверхность слизистой оболочки кишечного тракта самая большая. Она выполняет три главные функции. Во-первых, служит механизмом транспортировки, с помощью которого организм получает питательные вещества из пищи. Во-вторых, блокирует попадание в ток крови потенциально опасных частиц, химических элементов, бактерий и других микроорганизмов, способных представить угрозу для здоровья. В-третьих, содержит иммуноглобулины, которые связывают бактерии и инородные белки, чтобы не допустить их прикрепления к стенкам кишечника. Это антитела, которые секретируются клетками иммунной системы с другой стороны оболочки кишечника и транспортируются в него через его стенку. Это позволяет в конце концов выводить патогенные микроорганизмы и белки из организма.
Существуют два способа абсорбции питательных веществ из кишечника. При трансцеллюлярном пути вещества попадают внутрь клетки путем преодоления клеточной мембраны. При парацеллюлярном пути питательные вещества попадают в организм через межклеточное пространство. Межклеточные соединения, так называемые плотные контакты, – сложные и строго регулируемые. Когда речь заходит о синдроме повышенной проницаемости кишечника, или так называемом синдроме дырявой кишки, имеется в виду проблема с этими межклеточными соединениями, размер которых составляет от 10 до 15 Å (где Å – ангстрем, единица величины, настолько малая, что единственный способ ее представить – вообразить микроскопическую точку в миллионы раз меньше булавочной головки, что гораздо меньше обычного вируса или бактерии). Если функции межклеточных соединений нарушены, они не в состоянии контролировать, что должно попадать в организм (питательные вещества) или блокироваться (потенциальные угрозы). В качестве «охранников» эти соединения в значительной степени определяют базовый уровень воспалительного процесса в организме в любой момент. Сегодня уже доказано, что при нарушении кишечного барьера организм становится восприимчивым – в силу повышенного уровня воспаления – к целому ряду заболеваний, в том числе ревматоидному артриту, разным видам пищевой аллергии, астме, экземе, целиакии, воспалительным болезням кишечника, ВИЧ, муковисцидозу, диабету, аутизму, болезням Альцгеймера и Паркинсона[85].
Трудно представить ситуацию, когда повышенная проницаемость кишечника может принести пользу, тем не менее такое бывает. Определенные кишечные инфекции, например холера, которую вызывает бактерия Vibrio cholerae, характеризуются повышенной проницаемостью кишечника в обратном направлении, фактически позволяя, чтобы больше жидкости проникло в кишечник из тока крови, что, вероятно, помогает несколько разбавить токсины. В итоге это позволяет очистить организм от вредных микроорганизмов с помощью диареи, которая бывает очень сильной при этой болезни.
Интересен тот факт, что именно эта модель – повышенная проницаемость оболочки кишечника, возникающая при холере, – позволила доктору Алессио Фазано из Гарвардского университета установить сегодня очевидную взаимосвязь между потреблением глютена, повышенной кишечной проницаемостью и обширным воспалительным процессом в организме[86]. Я имел возможность слушать лекции доктора Фазано на эту тему. Несколько лет назад он на собственном примере показал, какую роль в науке играют счастливый случай и интуитивная прозорливость. Он проводил исследования, пытаясь разработать вакцину от холеры, когда неожиданным образом открыл эту взаимосвязь, добавив в учебники по медицине новую главу о повышенной кишечной проницаемости, глютене и воспалительном процессе. Это еще раз доказывает, что иногда результатом научных исследований могут стать совершенно неожиданные открытия.
Опасность синдрома повышенной кишечной проницаемости приобретает еще больший масштаб в свете последних научных данных о том, что воспалительный процесс, вызванный потерей целостности оболочки кишечника, может вести к повышенной проницаемости сосудов головного мозга. Долгое время считалось, что головной мозг полностью изолирован и защищен от процессов, происходящих в остальном организме, словно он покоится в неприкосновенном святилище. Вероятно, вы слышали о гематоэнцефалическом барьере (ГЭБ) – высокоэффективном защитном механизме, препятствующем попаданию вредных веществ в головной мозг. Многие годы этот барьер считался непроницаемой стеной, защищающей головной мозг от всего, что может представлять для него угрозу. Однако недавно стало известно, что многие вещества могут угрожать целостности этого барьера, позволяя проникать внутрь него различным молекулам, способным нанести вред, в том числе белкам, вирусам и даже бактериям, которые обычно на это не способны[87]. Только подумайте об этом: изменения в состоянии микрофлоры кишечника способны подорвать защитные функции мозга, препятствующие вторжению потенциально вредоносных «захватчиков».
Еще более тревожащим стало недавнее открытие доктора Фазано: при воздействии на организм глиадина – белка, являющегося составной частью глютена, – развивается не только синдром повышенной проницаемости кишечника, но также повышается проницаемость гематоэнцефалического барьера[88]. Словно одна открытая по ошибке дверь ведет к автоматическому открыванию другой двери. «Захватчики» не дремлют.
LPS: зажигательное устройство
Если бы существовал одушевленный биологический злодей, который «включает» воспалительный процесс в организме человека, это был бы липополисахарид (LPS). Эта макромолекула, состоящая из липида (жира), соединенного с полисахаридом, – основной компонент клеточной стенки определенной группы бактерий. Помимо того что LPS обеспечивает структурную целостность бактерий, эти молекулы также защищают бактерии от разрушения под воздействием солей желчных кислот из желчного пузыря. Бактерии, защищенные LPS, называются грамотрицательными – это класс бактерий, которые не окрашиваются кристаллическим фиолетовым при окрашивании по методу Грама[89]. Грамотрицательные бактерии преобладают в кишечнике, составляя от 50 до 70 % его микрофлоры. Давно известно, что молекулы LPS (они классифицируются как «эндотоксины», то есть токсины, которые продуцируются бактериями) вызывают серьезную воспалительную реакцию в организме животных, если им удается попасть в ток крови.
Липополисахарид используется в лабораторных исследованиях для немедленного создания воспалительного процесса. В силу своей способности быстро активировать «кнопку» воспалительной реакции в организме LPS применяется в ходе исследований на животных при изучении таких разнообразных состояний, как болезнь Альцгеймера, рассеянный склероз, воспалительные болезни кишечника, разные типы диабета, болезнь Паркинсона, амиотрофический латеральный склероз, ревматоидный артрит, волчанка, депрессия и даже аутизм. Такая способность LPS позволяет исследователям изучать эти заболевания, а также их взаимосвязь с воспалительным процессом. Результаты исследований с участием людей показывают, что повышенные маркеры LPS наблюдаются во многих из этих состояний.
В обычных условиях попадание LPS в ток крови блокируется плотными контактами в межклеточном пространстве оболочки кишечника. Однако, как вы можете представить, при нарушении плотных контактов оболочка кишечника становится легкопроницаемой, LPS попадает в ток крови и может вызывать воспалительный процесс, нанеся вред организму. Таким образом, уровень LPS в крови выступает показателем не только воспалительного процесса в целом, но и синдрома повышенной проницаемости кишечника.
В ходе одного из исследований по теме LPS, которое привело к наиболее тревожащим результатам, аспирантка Мариэль Сюзанна Кан и ее коллеги из Техасского христианского университета показали, что инъекция LPS подопытным животным (введенная в тело, а не в мозг) приводит к значительным нарушениям обучения[90]. Кроме того, у этих животных повышался уровень бета-амилоида в гиппокампе – центре памяти головного мозга. Бета-амилоид – это пептид, который считается одним из основных факторов, провоцирующих болезнь Альцгеймера. Сегодня ученые ищут способы уменьшить продуцирование бета-амилоида в мозге или даже предотвратить его формирование.
Подведем итог: повышенный уровень LPS в крови может выступать значительным фактором повышения уровня бета-амилоида в головном мозге – одной из характеристик болезни Альцгеймера. Согласно результатам других исследований, мыши, получившие инъекции LPS в область живота, впоследствии испытывали серьезные проблемы с памятью[91],[92]. Также было доказано, что LPS снижает уровень BDNF[93]. Более того, сегодня есть свидетельства того, что уровень LPS в плазме крови у пациентов с диагнозом «болезнь Альцгеймера» в три раза превышает соответствующий показатель у здоровых участников контрольной группы[94]. Это весьма важная информация, которая в очередной раз подтверждает наличие взаимосвязи между состоянием микрофлоры кишечника и головным мозгом, а также влияние воспалительного процесса и проницаемости оболочки кишечника. Само собой разумеется, что LPS присутствует в кишечнике любого человека, поскольку это важный структурный компонент многих бактерий, составляющих микрофлору кишечника. Однако нельзя воспринимать как данное, что она может оказаться в токе крови, где может быть весьма деструктивной.
Амиотрофический латеральный склероз (АЛС), известный также как болезнь Лу Герига, – смертельная болезнь, против которой не существует лекарственных препаратов, кроме одного (дающего весьма скромный эффект), одобренного Управлением по контролю за качеством пищевых продуктов и лекарственных средств США. От этого заболевания страдают около 30 тысяч американцев.
Сегодня исследователи изучают роль LPS и проницаемости кишечника в развитии и протекании этого заболевания. У пациентов с диагнозом АЛС наблюдается более высокий уровень LPS в плазме крови, и показатель этого уровня прямо коррелирует с тяжестью заболевания. Эти новые данные заставили некоторых специалистов задаться вопросом: что если основной возбудитель АЛС находится не в головном или спинном мозге, а в кишечнике? Иными словами, что если все эти годы ученые искали причину совсем не там? Свидетельства против LPS и вызываемого им воспалительного процесса настолько убедительны, что ученые из Университета Сан-Франциско сделали заключение, что эти данные могут обозначать «новые цели для терапевтического воздействия при работе с пациентами с диагнозом АЛС»[95].
Еще один пример, демонстрирующий эффект LPS: доктор Кристофер Форсайт с коллегами из Медицинского центра Университета Раш в Чикаго исследовали LPS и синдром повышенной проницаемости кишечника с точки зрения болезни Паркинсона и обнаружили прямую корреляцию[96]. У пациентов с диагнозом «болезнь Паркинсона» наблюдался гораздо более высокий показатель уровня LPS, чем у здоровых участников контрольной группы. В следующей главе мы рассмотрим последние научные данные по теме депрессии, согласно которым повышенный уровень LPS указывается в числе первых возможных факторов в провоцировании развития аффективных расстройств.
Здоровье мозга начинается с кишечника
Надеюсь, вы сможете прийти к тому же заключению, которое собираюсь сделать я. Нам на самом деле стоит обратить пристальное внимание на то, чем питаются населяющие наш кишечник группы бактерий. Кроме того, нам необходимо обеспечить целостность кишечной оболочки. В своей предыдущей книге я выделил основных возбудителей воспалительного процесса в организме, способных нарушить неврологические функции и здоровье мозга, – присутствующие везде элементы, такие как глютен и сахар, а также недостаток антидотов в виде здоровых жиров, физических упражнений и качественного сна. Однако сегодня мы располагаем большими научными данными, демонстрирующими, что эта история начинается не с воспалительной реакции на хлеб и блинчики. Ее начало следует искать в дисбактериозе кишечника и катастрофических последствиях, которые бывают, когда молекулы типа LPS попадают в ток крови.
Как вы узнаете в следующих главах, такие факторы, как прием антибиотиков и других лекарственных препаратов, употребление хлорированной воды, определенных пищевых продуктов и даже стресс, влияют на формирование разнообразия и баланса микрофлоры кишечника, а следовательно, и на уровень воспалительного процесса в организме. Бактерии кишечника не только влияют на общее состояние организма, но и способствуют его формированию через продуцирование некоторых химических элементов, определяющих состояние здоровья головного мозга и всей нервной системы. Они формируют силу и стойкость стенки кишечника. Они даже в состоянии производить различные витамины, необходимые для здоровья головного мозга, включая В12. Сегодня есть множество доказательств того, что недостаток витамина В12 – значительный фактор риска для развития деменции, не говоря уже о других неврологических расстройствах, например депрессии[97]. Я уже сбился со счета, сколько раз наблюдал значительное улучшение состояния пациентов с диагнозом «клиническая депрессия» после простого приема пищевых добавок с витамином В12. Согласно результатам исследований, недостаток витамина В12 наблюдается у 10–15 % населения США в возрасте старше 60 лет[98]. И это состояние может быть обусловлено изменениями в микрофлоре кишечника из-за несбалансированных диет и приема медикаментов, к которым люди прибегают в надежде сохранить здоровье. Взаимосвязь самая прямая: синтез витамина В12 в организме происходит в основном в тонком кишечнике, где его продуцируют кишечные бактерии с использованием кобальта и других питательных веществ. Хотя организм может получить витамин В12 с пищей преимущественно животного происхождения (например, он содержится в мясе, рыбе, птице и яйцах), некоторое его количество, которое абсорбируется в кишечнике для удовлетворения дневной потребности в нем организма, производится на «бактериальных фабриках».
Я не устану повторять: здоровье и разнообразие микрофлоры вашего кишечника напрямую зависят от продуктов питания, которые вы употребляете. Продукты, богатые клетчаткой, обеспечивающей «топливо» для кишечных бактерий, и с пониженным содержанием рафинированных сахаров поддерживают богатое разнообразие бактериальной флоры, помогающей сохранять цельность кишечной оболочки, держать под контролем уровень сахара в крови, уменьшают воспалительный процесс и производят все важные химические вещества и молекулы, критически необходимые для здоровья и эффективного функционирования головного мозга. Более того, существует огромная разница между жирами, которые «подпитывают» воспалительный процесс, и жирами, которые помогают держать его под контролем. Омега-6 полиненасыщенные жирные кислоты сегодня преобладают в западном рационе питания. Это провоспалительные жиры, которые содержатся во многих растительных маслах и связываются с повышенным риском развития болезней головного мозга, а также сердечных заболеваний. Омега-3 полиненасыщенные жирные кислоты, например, содержащиеся в оливковом масле, рыбе, льняных семенах и в мясе свободно пасшихся животных, улучшают функции мозга, помогают подавить воспаление и фактически способны компенсировать негативное воздействие омега-6 кислот. Согласно антропологическим исследованиям, наши первобытные предки, добывавшие себе пропитание охотой и собирательством, потребляли омега-3 и омега-6 жирные кислоты в соотношении примерно 1:1[99]. Сегодня это соотношение составляет астрономические 10:25 в пользу омега-6.
Давайте коротко остановимся на точке зрения, что кофе защищает головной мозг, так как дальше это убедит вас в важности рациона питания с позиции его влияния на микрофлору кишечника. В недавней публикации в Journal of Alzheimer’s Disease сообщалось о факте значительного снижения риска развития болезни Альцгеймера у любителей кофе. В ходе исследования, которое проводилось в Финляндии совместно с Каролинским институтом из Швеции, осуществлялось наблюдение за 1409 участниками в возрасте от 65 до 79 лет в течение в среднем 21 года[100]. Участники исследования, выпивавшие до двух чашек кофе ежедневно, попали в категорию с «низким» уровнем употребления кофе. Те, кто выпивал от трех до пяти чашек в день, относились к категории с умеренным уровнем потребления кофе. Участники, выпивавшие более пяти чашек кофе в день, попали в категорию с высоким уровнем потребления кофе. В среднем возрасте участники из категории с умеренным потреблением кофе демонстрировали невероятный уровень снижения риска развития болезни Альцгеймера, равный 65 %, по сравнению с участниками из категории с низким потреблением кофе. (Хотя у участников, выпивавших более пяти чашек кофе в день, риск деменции также был снижен, в состав этой категории входило недостаточное число участников, чтобы выводы были статистически значимыми.) Руководитель исследования доктор Мия Кивипелто, профессор клинической гериатрической эпидемиологии Каролинского института, следующим образом прокомментировала итоги исследования: «Учитывая большой объем потребления кофе во всем мире, результаты нашей научной работы могут иметь большое значение для предотвращения деменции / болезни Альцгеймера или для отложения их наступления. Эти результаты должны быть подтверждены другими исследованиями, но они свидетельствуют о возможной вероятности того, что изменения в рационе питания влияют на снижение риска деменции / болезни Альцгеймера»[101].
Я пошел бы немного дальше. Ученые только начали открывать качества кофе, обеспечивающие защиту головного мозга, и последние исследования очевидно свидетельствуют, что это происходит на уровне микрофлоры кишечника. Сегодня проводятся многочисленные лабораторные исследования, неопровержимо демонстрирующие: благодаря функциям кишечных бактерий потребление кофе снижает риск развития диабета II типа, апоплексии головного мозга, болезней Альцгеймера и Паркинсона и даже рака, а также сердечно-сосудистых заболеваний[102],[103]. Это происходит за счет целого комплекса механизмов, включающих в том числе и кишечные бактерии[104]. Для начала, кишечные бактерии с легкостью могут переваривать волокна кофейных зерен, оставшихся в сваренной жидкости, получая из них энергию для обеспечения собственного роста и здоровья. Кроме того, кофе снижает соотношение количества бактерий группы Firmicutes относительно бактерий группы Bacteroidetes. Далее мы увидим, как изменение этого соотношения связано со снижением риска развития диабета и ожирения и, следовательно, с сокращением воспалительного процесса. Более того, как известно, кофе – богатый источник полифенолов – молекул, обладающих целым рядом полезных свойств. Это антиоксиданты, которые в наибольшем количестве содержатся в нашем рационе питания. По примерным оценкам, человек потребляет около 1 грамма полифенолов ежедневно. Это приблизительно в десять раз выше, чем дневное потребление витамина С, и в 100 раз выше дневной нормы потребления витаминов Е и А. Полифенолы содержатся не только в кофе – они присутствуют в красном вине и других продуктах и сегодня стали центральной темой научных исследований.
Итак, еще раз повторю суть: способность организма извлекать и использовать потребляемые им полифенолы определяется преимущественно кишечными бактериями. Эти бактерии занимают центральное место в координации биологических процессов организма ради поддержания его здоровья. Чтобы в полной мере воспользоваться преимуществами полифенолов, которые вы потребляете с продуктами питания, вам необходима здоровая микрофлора кишечника.
НАШИ ДРУЗЬЯ, КИШЕЧНЫЕ БАКТЕРИИ, СНИЖАЮТ РИСК РАЗВИТИЯ БОЛЕЗНЕЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА ТРЕМЯ ОСНОВНЫМИ СПОСОБАМИ
Помогают контролировать воспалительный процесс. Баланс и разнообразие кишечных бактерий регулируют степень воспалительного процесса в организме. Здоровый уровень разнообразия полезных бактерий ограничивает продуцирование воспалительных химических веществ в организме и мозге. Воспаление, как вам уже известно, – основа дегенеративных состояний человеческого организма, в том числе диабета, рака, заболеваний сердечно-сосудистой системы и болезни Альцгеймера.
Укрепляют целостность стенки кишечника и предотвращают синдро его повышенной проницаемости. В результате этого синдрома, вызванного дисбалансом микрофлоры кишечника, различные белки, в обычном состоянии находящиеся в кишечнике, проникают через его стенку и стимулируют реакцию иммунной системы. Этот механизм «включает» иммунный ответ, ведущий к возникновению воспалительного процесса. Сегодня известно, что на повышение проницаемости кишечника влияют разные факторы, в том числе прием определенных лекарственных препаратов, патогенные бактерии, стресс, токсины окружающей среды, повышенный уровень сахара в крови и некоторые вещества типа глютена.
Продуцируют важные для здоровья головного мозга химические вещества, в том числе BDNF, различные витамины, такие как В12, и даже нейромедиаторы, такие как глутамат и GABA. Кроме того, они ферментируют определенные вещества, получаемые организмом с пищей, например полифенолы, на более мелкие противовоспалительные компоненты, которые путем абсорбции попадают в ток крови и защищают головной мозг.
