Сигнали з мозку змінили мікробний склад кишківника. Але цей зв’язок порушився через ожиріння

У дослідженні на мишах науковці з’ясували, що сигнали від мозку можуть змінювати мікробний склад кишківника, імовірно, щоб посприяти кращому перетравленню їжі. Раніше було відомо про зв’язок між мікробіотою кишківника та ризиком деяких неврологічних або психічних хвороб, але це вперше виявили й зворотний зв’язок. Оскільки він погіршився внаслідок спричиненого харчуванням ожиріння, дослідження допоможе краще зрозуміти причини порушень обміну речовин і можливі шляхи їх лікування. Його результати опублікували в журналі Nature Metabolism.

Внутрішня поверхня кишківника мишей з симбіотичними бактеріями (зелені) та клітиною крові еритроцитом (червоний). Ikelos Gmbh / Dr. Christopher B. Jackson / Science Photo Library

Що пов’язує кишківник і мозок?

Науковці протягом довгого часу вивчали зв’язок між станом кишківника та неврологічними чи психічними хворобами. Причиною цього зв’язку вважають блукаючий нерв, що з’єднує ці два органи: наприклад, якщо він вловлює сигнали запалення в кишківнику, то може передавати їх у мозок, підсилюючи імунну відповідь і в ньому. Водночас на стан кишківника впливає склад його мікробіоти та наявність у ній потенційно хвороботворних бактерій. Дослідження на людях показали, що склад кишкової мікробіоти може вказувати на розлади аутистичного спектра в дітей, а нижче її різноманіття пов’язали з депресією.

Утім деякі дослідження вказували на можливість і зворотного зв’язку між мозком і кишківником і навіть його мікробіотою, яка, на відміну від клітин кишківника, не підпорядковується сигналам з мозку. Так хронічний стрес виявився здатним погіршувати склад кишкової мікробіоти, але механізм цього впливу досі був невідомим. Тож міжнародна команда науковців на чолі з дослідниками з Інституту біомедичних досліджень у Барселоні вирішила дослідити, чи може мозок безпосередньо впливати на зміни мікробіоти кишківника та як саме.

Як мозок змінював мікробіоту кишківника?

Науковці досліджували зв’язок між мікробіотою та відчуттям голоду в мишей. Для цього вони за допомогою препаратів активували в мозку тварин нейрони, що відповідали за відчуття насичення чи голоду. Після цього науковці досліджували склад кишкової мікробіоти в мишей за дві або чотири години після втручання та в мишей без активації цих нейронів. Активація відповідальних за відчуття насичення нейронів вже за дві години викликала збільшення різноманітності бактерій у кишківнику, тоді як відповідальні за відчуття голоду нейрони не мали такого ефекту.

Найбільш помітними були зміни у першому відділі кишківника, дванадцятипалій кишці, де різноманітність бактерій збільшилася у п’ять разів порівняно з контрольною групою. Водночас пригнічення тих самих нейронів призводило до зменшення різноманітності бактерій, особливо у середньому та кінцевому відділах кишківника за дві та чотири години після пригнічення нейронів, тобто ці зміни відображали те, як рухалася б їжа у кишківнику, якби пов’язана з нею мозкова активність була викликана не препаратами.

Подібний експеримент повторили з лептином і ґреліном — гормонами, що відповідальні за насичення та відчуття голоду відповідно. Після їх уведення, як й у випадку з нейронами, більш помітний ефект мав пов’язаний з відчуттям насичення гормон лептин. Оскільки стійкість до лептину виникає внаслідок ожиріння, науковці вирішили дослідити, як вона впливатиме на викликані цим гормоном зміни мікробіоти. Як виявилося, через спричинене 12-тижневим переїданням ожиріння введення лептину вже не викликало таких змін у мікробіоті, як у здорових мишей.

Як дослідження на мишах допоможе зрозуміти причини ожиріння в людей?

Оскільки травна система та регулювання відчуттів голоду й насичення в мишей і людей подібні, то такий зв’язок між сигналами насичення з мозку та змінами мікробіоти кишківника може спостерігатися й у людей. Це значить, що й у людей сигнали насичення в мозку посилають сигнали до кишківника, готуючи мікробіоту до перетравлення їжі. Своєю чергою, це свідчить про те, що зміни в ментальному стані людини можуть впливати на процес перетравлення та засвоєння їжі, що може бути пов’язаним із такими хворобами, як синдром подразненого кишківника чи ожиріння.

Яку користь мають кишкові бактерії

👵 Бактерії кишківника можуть впливати не лише на засвоєння їжі, але й навіть на процеси старіння, адже в них виявили сполуку, що сповільнила цей процес у плодових мушок, круглих червів і мишей.

🐟 Крім того, здорова мікробіота кишківника виявилася необхідною для нормальної соціалізації рибок даніо-реріо, а позбавлені її в дитинстві рибки виростали більш відчуженими.

👶 А нерівномірність кишкової мікробіоти та домінування в ній певних бактерій у людських немовлят виявилися пов’язаними з більшою боязкістю в дітей.