V poslední době časopis Nature publikoval další článek, který obviňuje řadu lidských chorob, včetně duševních, na mikroby - obyvatele našich střev. Po půlstoletí studia střevních bakterií nebyli vědci schopni určit, co přinášejí více - přínos nebo poškození. Podařilo se nám však zajistit, že mikroby mohou mimo jiné způsobit změny v lidském chování a duševním zdraví. Překládáme jejich signály z mikrobiálního jazyka do lidského jazyka a vyzýváme čtenáře, aby se sám rozhodl, zda jsou bakterie přátelé nebo nepřátelé (ale neslibujeme, že to neovlivní jeho názor).
O mikrobech a lidech
Vzpomínáte si na sovětskou karikaturu o losu, na jehož rocích lesní zvířata jezdila a vytvořila tam dům? Naše tělo je stejným losem pro biliony jednobuněčných organismů (většinou bakterií), které se společně nazývají mikroby, mikroflóra nebo mikrobiota. Můžete dokonce říci, že my a naše mikroby tvoří jeden metaorganismus, který je třeba považovat za celek, protože bez mikrobů nejsou žádní lidé.
Lidé a mikrobi se spojili ve jménu nejcennějšího, co živý organismus potřebuje - jídlo. Lidé vědí, jak to získat, a mikrobi ho mohou strávit. Pro mírové soužití však musí splnit smlouvu o neútočení. Proto bakterie zmírňují možnou imunitní odpověď působením na akumulaci imunitních buněk ve střevní stěně. Pokud k tomu nedojde například z důvodu nedostatku bakterií, imunita osoby se stane agresivnější. Pravděpodobně je to proto, že u dětí, které vyrůstají v podmínkách nízkého bakteriálního obsahu (čisté, po kontaktu s matkou a mlékem), je větší pravděpodobnost vzniku alergií a autoimunitních chorob. Mikroby ničí střevní stěnu. Zůstávají však mírovými sousedy, dokud neproniknou do lidského těla. Tam způsobují těžký zánět,s nimiž není snadné se vypořádat.
Mikroby navíc vyžadují ochranu svých zájmů. Například pro ně je důležité, aby pravidelně dostávali jídlo a aby jim nezranila střevní stěna. K tomu uvolňují signální molekuly, které regulují aktivitu okolních hostitelských buněk, například absorpci nebo sekreci enzymů nebo dokonce ukládání tuku (ano, existuje důkaz, že obezita je spojena s nerovnováhou ve střevní mikrobiotě). A konečně taková koexistence někdy vede k podivným účinkům. Mikroby mohou například přijímat nebo modifikovat léky užívané hostitelem, což někdy významně snižuje účinnost léčby. Nebo mohou vylučovat svou DNA (jako součást genové výměny s jinými bakteriemi), která může být absorbována okolními hostitelskými tkáněmi. Dosud neexistuje jednoznačný důkaz, že bakteriální geny pracují v buňkách střevní stěny. Podobné případy jsou však známy u hmyzu a červů. A v lidském genomu byly nalezeny některé sekvence, které jsou podezřelé podobné bakteriálním sekvencím. Pravděpodobně je mezi námi a našimi mikro-obyvateli něco společného, než se na první pohled zdá.
Co dělají mikroby v lidském těle? Ilustrace: Michail Fomin, Podkroví.
Na jedné straně se ukazuje, že nebezpečí je vždy blízko. Na druhou stranu je nemožné se toho zbavit, protože nepřítomnost mikrobů se promění v ještě horší důsledky než jejich přítomnost. Například podle „hygienické hypotézy“je nadměrné úsilí o čistotu a hygienu škodlivé pro zdraví a včasný kontakt dítěte s bakteriemi a alergeny naopak posiluje imunitní systém. Stále se však publikují články, jejichž autoři považují mikroby za parazity, kteří používají lidi pro vlastní potřebu. A zde se vliv mikrobioty na lidský nervový systém stává silným argumentem.
Propagační video:
Cesta k mozku žaludkem
Zdálo by se, kde je mozek a kde je žaludek? Nicméně první věc, kterou tělo potřebuje k přežití, je jídlo, což znamená, že mozek musí jasně pochopit, zda je tam, co se s ním děje a zda trávicí systém funguje dobře. Zejména pro tento účel jsou enterochromafinové buňky umístěny ve střevní stěně - mikroglandy, které vylučují mnoho regulačních látek. Některé z nich působí na okolní buňky, stimulují nebo zpomalují trávení. Jiní aktivují neurony ve střevní stěně, zejména na konci vagusového nervu, který jde přímo do mozku. Kromě toho se pod povrchem střeva nacházejí bolestivé konce, které také reagují na látky vylučované enterochromafinovými buňkami a mohou signalizovat, že tělo snědlo něco špatného. Nakonec je střevní stěna naplněna imunitními buňkami,citlivé na pronikající látky. Když je detekován nepřítel, tyto buňky vyvolávají zánět, zatímco se uvolňují látky, které působí na nervové zakončení a vstupují do krevního řečiště. Stres tak může přejít z lokálního na globální.
V mozku se samozřejmě také rychle objevují informace o činnosti bakterií. Zaprvé „pokojné“mikroby stimulují trávení a mnoho potravin, které tráví nebo syntetizují, vstupuje do krevního řečiště. Například mastné kyseliny s krátkým řetězcem (rozložením, které získáme 5-10% naší denní energie). Mozkové buňky mají receptory, které je zachycují a signalizují pocit sytosti. Navíc, s dostupností energetických zdrojů, se mozek vyvíjí lépe. Schizofrenie a bipolární porucha jsou častější u dětí, které jsou podvýživené v děloze. Naopak zvyšování množství mastných kyselin s krátkým řetězcem v krvi naopak stimuluje učení a paměť.
Za druhé, bakterie aktivně komunikují se střevní stěnou (a skrz ni - s mozkem hostitele) a uvolňují látky, které působí na enterochromafinové buňky. Zajímavé je, že signální látky bakterií jsou jednoduše přímými analogy našich vlastních hormonů a neurotransmiterů: ukázalo se, že střevní mikroflóra může produkovat norepinefrin, dopamin, serotonin, testosteron, histamin a také proteiny - regulátory chuti k jídlu (například, regulátory chuti k jídlu) ghrelin a leptin). Navíc některé bakterie mohou vylučovat benzodiazepiny - látky, které mají uklidňující účinek (mezi jejich příbuznými například slavný trankvilizér fenazepam). Vědci se domnívají, že všechny tyto signální molekuly jsou velmi staré a bakterie je v těchto dnech používaly ke vzájemné komunikaci.když se mnohobuněčné organismy právě vyvíjely. To znamená, že střevní mikroflóra působí jako další železo v lidském těle.
Ilustrace: Michail Fomin, Podkroví.
Co tedy chtějí mikrobi?
Při první aproximaci není motivace mikrobů obtížná: chtějí jídlo. Pokud pro ně není dostatek živin, mohou vylučovat látky, které stimulují bolestivé zakončení střevní stěny. Existuje dokonce děsivá hypotéza, že kolika u dětí je také způsobena bakteriemi: bolest způsobuje, že tělo přesměrovává vnitřní energetické zdroje do střevní oblasti, a pláč (způsobený působením mikrobů na mozek) přitahuje rodiče, kteří se snaží krmit dítě, aby ho uklidnilo.
Pokud je majitel dostatečně starý, je možné regulovat jeho produkci potravin přímo prostřednictvím jeho nervového systému. Například při dostatečném množství jídla některé z našich prospěšných sousedů syntetizují esenciální aminokyselinu tryptofan, která je základem pro produkci serotoninu, tzv. „Hormonu štěstí“v našem těle. Serotonin zase reguluje činnost nervového systému a způsobuje pocity sytosti, klidu a radosti. Při nedostatku potravy mohou mikrobiální hormony a neurotransmiter posunout chování směrem k úzkosti a průzkumnému chování. Ve slavném experimentu vědci transplantovali mikroflóru z řady myší se zvýšenou úzkostí na normální myši a také se zvýšila jejich úroveň úzkosti. Rysy mikrobioty byly také nalezeny u lidí s poruchami chování, jako jsou lidé trpící depresí, schizofrenií a anorexií. Vědci se domnívají, že příčinou těchto poruch mohou být nerovnováhy neurotransmiterů způsobené střevními bakteriemi.
Navíc bakterie touží po svém oblíbeném jídle. Mikrobiota je tvořena mnoha druhy bakterií, které se liší ve stravovacích preferencích. A každý typ bakterie se snaží působit na tělo hostitele takovým způsobem, že často právě jedí své oblíbené látky. To je pravděpodobně důvod, proč se složení střevní mikroflóry liší také u lidí, kteří dodržují různé stravovací režimy: dominantní mikroby způsobují touhu po různých druzích potravin. Toho lze dosáhnout například přerozdělením chuťových pohárků. Je známo, že pocit chuti se může měnit během operací na střevech, během kterých se nevyhnutelně mění mikrobiální složení. Ale iu těch, kteří dodržují stejnou stravu, mohou bakterie způsobit posun v preferenci jídla. Vědci porovnali obsah bakteriálních látek v moči sladkostí a lidí, kteří jsou vůči sladkostem lhostejní,kteří přesto jedli to samé. Ukázalo se, že tyto látky v moči jsou odlišné! Ukazuje se, že touha po cukru může být majetkem mikroflóry, a nikoli jejího majitele. Takže pokud se vám zdá, že jste patologicky zamilovaní do čokolády, je možné, že ji vaše mikroby skutečně zbožňují.
Nakonec mikroby chtějí cestovat, vstupovat do jiných organismů a vyměňovat si geny se vzdálenými příbuznými žijícími s jinými hostiteli. Bylo by proto pro ně prospěšné zvýšit společenskou osobnost. Ve skutečnosti bylo zjištěno, že myši chované v prostředí bez bakterií vykazují chování podobné chování autistických lidí, protože nedostávají interní socializační signál. Vědci také zjistili rozdíly v mikrobiotě dětí s poruchami autistického spektra od zdravých dětí. Většina dětí s autismem však omezuje stravu na malou skupinu potravin. Předpokládá se, že je to způsobeno nerovnováhou jejich mikroflóry: některé mikroby jsou mnohé, jiné téměř žádné, a proto jsou preference vkusu silně zaujaté a není dostatečné volání po společenstvu od bakterií.
Nakažlivá chuť k jídlu
Takže mnoho behaviorálních rysů nebo poruch může být bakteriální povahy. To vede ke dvěma závěrům, které pravděpodobně ovlivní lék budoucnosti.
1) Vlastnosti chování mohou být přenášeny mikroby.
To je podporováno experimentem s myší, při kterém transplantace mikroflóry změnilo jejich chování směrem k více alarmujícím. Vědci navíc vypočítali, že lidé s blízkými známými, kteří jsou obézní, mají zvýšené riziko vzniku stejného příznaku. Je možné, že náchylnost k obezitě může být také přenášena spolu s mikroby, ačkoli to ještě nebylo přímo prokázáno. Nakonec existuje hypotéza, že chuťové preference (které, jak již víme, se mohou také měnit pod vlivem bakterií) jsou bližší u členů téže rodiny než u neznámých lidí. Pravděpodobně to umožní odhalit „tajemství mateřského boršč“- jídlo připravené doma se může zdát chutnější než ostatní, a to nejen proto, že si na něj člověk zvykne už od dětství, ale také proto, že jeho příbuzní k němu mají nejbližší složení bakterií,které vyžadují stejné živiny.
2) Behaviorální funkce mohou být léčeny mikroby.
Zdá se, že stále více nemocí souvisí s rozdíly ve střevní mikrobiotě. Například nedávno vědci ve 100% případů dokázali rozlišit mezi lidmi trpícími depresí a zdravými lidmi pouze pomocí analýzy stolice. A jakmile je známa příčina, otevírají se možnosti léčby. A navzdory skutečnosti, že obecně dostupná mikrobiální terapie dosud nebyla vyvinuta, izolované studie ukazují úžasné výsledky. Například, stejná deprese by mohla být vyléčena lépe, když byla antidepresiva kombinována s antibiotiky (ničila nadbytek střevních obyvatel). A fekální transplantace (komplexní postupy, při nichž se bakterie odstraňují ze stolice zdravých lidí, zabalené do kapslí a krmí pacienty s nimi) snížily závažnost symptomů autismu u lidí. Konečně, mikrobiální prevence přinesla také ovoce: mezi skupinou dětí,kteří byli pravidelně krmeni probiotiky (tj. sadou mikrobů z „normální“mikroflóry), se u nikoho nevyvinul Aspergerův syndrom ani porucha pozornosti s hyperaktivitou, zatímco v kontrolní skupině vyrostlo 17% dětí s jednou z těchto abnormalit chování.
***
Nejnovější zprávy ze života našich střevních sousedů nás nutí přehodnotit náš pohled na život. Hodně z toho, co bylo dříve považováno za nezcizitelnou (a někdy nevyléčitelnou) vlastnost lidského těla, se ukázalo být výsledkem mikrobiální nerovnováhy. Nedobrovolně se divíte: kde je skutečná osoba, která nepodléhá těmto mikroskopickým manipulátorům? Mezitím vědci hledají způsob, jak s nimi jednat, doporučuje se nepanikařit a pít kefír: studie ukázaly, že bakterie mléčného kvašení nejen zlepšují trávení, ale také rozveselují a je zábavnější čekat na další objevy.