Совре­мен­ная нау­ка демон­стри­ру­ет все более глу­бо­кую вза­и­мо­связь меж­ду раз­лич­ны­ми систе­ма­ми чело­ве­че­ско­го орга­низ­ма. Одной из наи­бо­лее рево­лю­ци­он­ных обла­стей иссле­до­ва­ний послед­не­го деся­ти­ле­тия ста­ло изу­че­ние мик­ро­био­ма кишеч­ни­ка и его пря­мо­го вли­я­ния на функ­ции голов­но­го моз­га, вклю­чая фор­ми­ро­ва­ние аппе­ти­та, пище­вых пред­по­чте­ний и эмо­ци­о­наль­но­го состо­я­ния. Пони­ма­ние этих меха­низ­мов пере­ста­ет быть сугу­бо ака­де­ми­че­ским инте­ре­сом и пре­вра­ща­ет­ся в мощ­ный инстру­мент для раз­ра­бот­ки инно­ва­ци­он­ных про­дук­тов в сек­то­рах здра­во­охра­не­ния, пита­ния и фармацевтики.

От пищеварения к нейробиологии

Откры­тие энте­раль­ной нерв­ной системы

Тра­ди­ци­он­но кишеч­ник рас­смат­ри­вал­ся исклю­чи­тель­но как орган, ответ­ствен­ный за пере­ва­ри­ва­ние пищи и усво­е­ние пита­тель­ных веществ. Одна­ко сего­дня науч­ное сооб­ще­ство при­зна­ет его как вто­рой мозг, или энте­раль­ную нерв­ную систе­му. Это слож­ная сеть из мил­ли­о­нов ней­ро­нов, рас­по­ло­жен­ных вдоль все­го желу­доч­но-кишеч­но­го трак­та, кото­рая функ­ци­о­ни­ру­ет как авто­ном­но, так и в тес­ной свя­зи с цен­траль­ной нерв­ной систе­мой через блуж­да­ю­щий нерв, спин­ной мозг и раз­лич­ные био­хи­ми­че­ские пути.

Клю­че­вы­ми игро­ка­ми в этой ком­му­ни­ка­ци­он­ной сети явля­ют­ся спе­ци­аль­ные эпи­те­ли­аль­ные клет­ки кишеч­ни­ка – энте­ро­эн­до­крин­ные клет­ки, в част­но­сти, под­тип, извест­ный как ней­ро­по­ды. Как пояс­ня­ет Майя Кель­бе­рер, доцент кафед­ры физио­ло­гии Уни­вер­си­те­та Ари­зо­ны, эти клет­ки обла­да­ют уди­ви­тель­ной спо­соб­но­стью раз­ли­чать харак­тер веществ, посту­па­ю­щих в кишеч­ник. Иссле­до­ва­ния пока­за­ли, что ней­ро­по­ды дей­стви­тель­но диф­фе­рен­ци­ру­ют нату­раль­ный сахар от искус­ствен­ных под­сла­сти­те­лей. В ответ на каж­дый из этих сти­му­лов клет­ки про­ду­ци­ру­ют раз­лич­ные сиг­наль­ные моле­ку­лы. Имен­но сиг­нал о поступ­ле­нии насто­я­ще­го саха­ра обу­слав­ли­ва­ет наше пред­по­чте­ние к нему, а не к его син­те­ти­че­ским заменителям.

Это откры­тие опро­вер­га­ет упро­щен­ное пред­став­ле­ние о том, что вку­со­вые рецеп­то­ры на язы­ке явля­ют­ся един­ствен­ным арбит­ром наших пище­вых выбо­ров. Более слож­ный меха­низм при­ня­тия реше­ний про­ис­хо­дит на уровне кишеч­ни­ка, где ней­ро­по­ды ана­ли­зи­ру­ют хими­че­ский состав пищи и отправ­ля­ют соот­вет­ству­ю­щие сиг­на­лы в мозг, влияя на даль­ней­шее пове­де­ние, направ­лен­ное на поиск и потреб­ле­ние опре­де­лен­ных продуктов.

Нейробиология питания

Роль микробиоты в управлении сигналами

Само по себе нали­чие ней­ро­по­дов было бы недо­ста­точ­ным для пол­но­го объ­яс­не­ния про­цес­са, если не учи­ты­вать роль трил­ли­о­нов мик­ро­ор­га­низ­мов, состав­ля­ю­щих мик­ро­био­ту кишеч­ни­ка. Бак­те­рии не явля­ют­ся пас­сив­ны­ми жите­ля­ми; они актив­ные участ­ни­ки мета­бо­ли­че­ских про­цес­сов. Они рас­щеп­ля­ют ком­по­нен­ты пищи, кото­рые не пере­ва­ри­ва­ют­ся в верх­них отде­лах ЖКТ, и про­из­во­дят мно­же­ство био­ак­тив­ных веществ, вклю­чая корот­ко­це­по­чеч­ные жир­ные кис­ло­ты (аце­тат, про­пи­о­нат, бути­рат), ней­ро­транс­мит­те­ры (серо­то­нин, ГАМК) и дру­гие моле­ку­лы, спо­соб­ные моду­ли­ро­вать актив­ность ней­ро­по­дов и напря­мую вли­ять на нерв­ную систему.

Меха­низм это­го вза­и­мо­дей­ствия про­дол­жа­ет изу­чать­ся. Одна из тео­рий, под­твер­жда­е­мая экс­пе­ри­мен­таль­ны­ми дан­ны­ми, пред­по­ла­га­ет, что мик­ро­бы осу­ществ­ля­ют сво­е­го рода “ком­му­ни­ка­цию”. Когда в кишеч­ник попа­да­ет слад­кая или глу­бо­ко пере­ра­бо­тан­ная пища, это изме­ня­ет состав и актив­ность бак­те­ри­аль­ных сооб­ществ. Неко­то­рые виды бак­те­рий начи­на­ют доми­ни­ро­вать, дру­гие, напро­тив, угне­та­ют­ся. Эти изме­не­ния, в свою оче­редь, вли­я­ют на спектр про­из­во­ди­мых мета­бо­ли­тов. Ней­ро­по­ды, будучи чув­стви­тель­ны­ми к этим мета­бо­ли­там, улав­ли­ва­ют изме­не­ния и кор­рек­ти­ру­ют посы­ла­е­мые в мозг сигналы.

“Наша сле­ду­ю­щая зада­ча – деталь­но изу­чить, как имен­но потреб­ля­е­мая нами пища пере­ра­ба­ты­ва­ет­ся мик­роб­ным сооб­ще­ством для после­ду­ю­щей кор­рек­ти­ров­ки сиг­на­лов, посту­па­ю­щих в мозг, – делит­ся пла­на­ми науч­ной груп­пы Майя Кель­бе­рер. – Мы пред­по­ла­га­ем, что опре­де­лен­ные бак­те­ри­аль­ные штам­мы могут про­ду­ци­ро­вать спе­ци­фи­че­ские бел­ки, кото­рые непо­сред­ствен­но вза­и­мо­дей­ству­ют с рецеп­то­ра­ми на поверх­но­сти ней­ро­по­дов. Рас­по­зна­ва­ние таких бел­ков может фор­ми­ро­вать наше жела­ние потреб­лять кон­крет­ные виды пищи”.

Иссле­до­ва­ния мик­ро­био­ма кишеч­ни­ка и его вли­я­ния на мозг пере­хо­дят из обла­сти фун­да­мен­таль­ной нау­ки в плос­кость прак­ти­че­ско­го при­ме­не­ния, фор­ми­руя новый, высо­ко­тех­но­ло­гич­ный рынок. Откры­тия, подоб­ные тем, что дела­ет груп­па Майи Кель­бе­рер, закла­ды­ва­ют науч­ный фун­да­мент для буду­щих инноваций.

Tags:
,

Похожие посты