Kürzlich veröffentlichte die Zeitschrift Nature einen weiteren Artikel, in dem Mikroben - die Bewohner unseres Darms - für eine Reihe menschlicher Krankheiten, einschließlich geistiger, verantwortlich gemacht werden. Seit einem halben Jahrhundert der Untersuchung von Darmbakterien konnten Wissenschaftler nicht feststellen, was sie mehr bringen - Nutzen oder Schaden. Es ist uns jedoch gelungen, unter anderem sicherzustellen, dass Mikroben das menschliche Verhalten und die psychische Gesundheit verändern können. Wir übersetzen ihre Signale aus der mikrobiellen Sprache in die menschliche Sprache und laden den Leser ein, selbst zu entscheiden, ob Bakterien Freunde oder Feinde sind (aber wir versprechen nicht, dass sie seine Meinung nicht beeinflussen).
Über Mikroben und Menschen
Erinnern Sie sich an die sowjetische Karikatur über einen Elch, auf dessen Hörnern Waldtiere ritten und dort ein Haus bauten? Unser Körper ist der gleiche Elch für Billionen einzelliger Organismen (die meisten davon Bakterien), die zusammen als Mikroben, Mikroflora oder Mikrobiota bezeichnet werden. Man kann sogar sagen, dass wir und unsere Mikroben einen Metaorganismus bilden, der als Ganzes betrachtet werden muss, da es keine Menschen ohne Mikroben gibt.
Menschen und Mikroben haben sich im Namen des Wertvollsten vereinigt, was ein lebender Organismus braucht - Nahrung. Die Leute wissen, wie man es bekommt, und Mikroben können es verdauen. Für ein friedliches Zusammenleben müssen sie jedoch den Nichtangriffspakt erfüllen. Indem Bakterien auf die Akkumulation von Immunzellen in der Darmwand einwirken, mildern sie daher die mögliche Immunantwort. Wenn dies beispielsweise aufgrund eines Bakterienmangels nicht geschieht, wird die Immunität der Person aggressiver. Wahrscheinlich ist es gerade deshalb so, dass Kinder, die unter Bedingungen mit geringem Bakteriengehalt (sauber, ohne Kontakt mit der Mutter und ihrer Milch) aufgewachsen sind, eher Allergien und Autoimmunerkrankungen entwickeln. Mikroben zerstören ihrerseits die Darmwand nicht. Sie bleiben jedoch nur so lange friedliche Nachbarn, bis sie in den menschlichen Körper eindringen. Dort verursachen sie schwere Entzündungen,die sind nicht einfach zu handhaben.
Darüber hinaus benötigen Mikroben den Schutz ihrer Interessen. Zum Beispiel ist es für sie wichtig, dass sie regelmäßig Nahrung erhalten und dass die Darmwand sie nicht verletzt. Dazu setzen sie Signalmoleküle frei, die die Aktivität der umgebenden Wirtszellen regulieren, beispielsweise die Absorption oder Sekretion von Enzymen oder sogar die Ablagerung von Fett (ja, es gibt Hinweise darauf, dass Fettleibigkeit mit einem Ungleichgewicht in der Darmmikrobiota verbunden ist). Und schließlich führt eine solche Koexistenz manchmal zu seltsamen Effekten. Zum Beispiel können Mikroben vom Wirt eingenommene Medikamente aufnehmen oder modifizieren, was die Wirksamkeit der Behandlung manchmal erheblich verringert. Oder sie können ihre DNA (als Teil des Genaustauschs mit anderen Bakterien) absondern, die von den umgebenden Wirtsgeweben absorbiert werden kann. Bisher gibt es keine eindeutigen Beweise dafür, dass Bakteriengene in den Zellen der Darmwand wirken. Ähnliche Fälle sind jedoch bei Insekten und Würmern bekannt. Und im menschlichen Genom wurden einige Sequenzen gefunden, die den bakteriellen Sequenzen verdächtig ähnlich sind. Wahrscheinlich haben wir und unsere Mikrobewohner etwas mehr gemeinsam, als es auf den ersten Blick scheint.
Was machen Mikroben im menschlichen Körper? Illustration: Mikhail Fomin, Dachboden.
Einerseits stellt sich heraus, dass die Gefahr immer in der Nähe ist. Andererseits ist es unmöglich, es loszuwerden, da das Fehlen von Mikroben zu noch schlimmeren Konsequenzen führt als ihre Anwesenheit. So ist beispielsweise nach der "Hygienehypothese" ein übermäßiges Streben nach Sauberkeit und Hygiene gesundheitsschädlich, und ein früher Kontakt eines Kindes mit Bakterien und Allergenen stärkt im Gegenteil das Immunsystem. Es werden jedoch noch Artikel veröffentlicht, deren Autoren Mikroben als Parasiten betrachten, die Menschen für ihre eigenen Bedürfnisse nutzen. Und hier wird der Einfluss von Mikrobiota auf das menschliche Nervensystem zu einem starken Argument.
Werbevideo:
Der Weg zum Gehirn durch den Magen
Es scheint, wo ist das Gehirn und wo ist der Magen? Dennoch ist das erste, was der Körper zum Überleben braucht, Nahrung, was bedeutet, dass das Gehirn klar verstehen muss, ob es da ist, was mit ihm passiert und ob das Verdauungssystem gut funktioniert. Speziell dafür befinden sich Enterochromaffinzellen in der Darmwand - Mikroglands, die viele regulatorische Substanzen absondern. Einige von ihnen wirken auf nahegelegene Zellen und stimulieren oder verlangsamen die Verdauung. Andere aktivieren Neuronen in der Darmwand, insbesondere das Ende des Vagusnervs, der direkt zum Gehirn gelangt. Darüber hinaus gibt es unter der Darmoberfläche schmerzhafte Enden, die auch auf Substanzen reagieren, die von Enterochromaffinzellen ausgeschieden werden, und signalisieren können, dass der Körper etwas Falsches gegessen hat. Schließlich ist die Darmwand mit Immunzellen besiedelt,empfindlich gegen eindringende Substanzen. Wenn ein Feind entdeckt wird, lösen diese Zellen eine Entzündung aus, während Substanzen freigesetzt werden, die auf die Nervenenden wirken und in den Blutkreislauf gelangen. Somit kann Stress von lokal zu global gehen.
Natürlich erscheinen Informationen über die Aktivität von Bakterien auch schnell im Gehirn. Erstens stimulieren "friedliche" Mikroben die Verdauung, und viele der Lebensmittel, die sie verdauen oder synthetisieren, gelangen in den Blutkreislauf. Zum Beispiel kurzkettige Fettsäuren (durch deren Abbau erhalten wir 5-10% unserer täglichen Energie). Die Gehirnzellen haben Rezeptoren, die sie fangen und ein Sättigungsgefühl signalisieren. Darüber hinaus entwickelt sich das Gehirn mit Energieressourcen besser. Schizophrenie und bipolare Störung treten häufiger bei Kindern auf, die im Mutterleib unterernährt sind. Eine Erhöhung der Menge an kurzkettigen Fettsäuren im Blut stimuliert dagegen das Lernen und das Gedächtnis.
Zweitens kommunizieren Bakterien aktiv mit der Darmwand (und durch diese - mit dem Gehirn des Wirts) und setzen Substanzen frei, die auf Enterochromaffinzellen wirken. Interessanterweise sind die Signalsubstanzen von Bakterien einfach direkte Analoga unserer eigenen Hormone und Neurotransmitter: Es stellte sich heraus, dass die Darmflora Noradrenalin, Dopamin, Serotonin, Testosteron, Histamin sowie den Neurotransmitter Gamma-Aminobuttersäure und Proteine - beispielsweise Appetitregulatoren - produzieren kann Ghrelin und Leptin). Darüber hinaus können einige Bakterien Benzodiazepine absondern, Substanzen, die eine beruhigende Wirkung haben (unter ihren Verwandten zum Beispiel das berühmte Beruhigungsmittel Phenazepam). Wissenschaftler glauben, dass all diese Signalmoleküle sehr alt sind und von Bakterien verwendet wurden, um in jenen Tagen miteinander zu kommunizieren.als sich gerade mehrzellige Organismen entwickelten. Das heißt, die Darmmikroflora wirkt als zusätzliches Eisen im menschlichen Körper.
Illustration: Mikhail Fomin, Dachboden.
Was wollen Mikroben?
In erster Näherung ist die Motivation von Mikroben nicht schwierig: Sie wollen Nahrung. Wenn ihnen nicht genügend Nährstoffe zur Verfügung stehen, können sie Substanzen absondern, die schmerzhafte Enden in der Darmwand stimulieren. Es gibt sogar eine beängstigende Hypothese, dass Koliken bei Babys auch durch Bakterien verursacht werden: Schmerzen führen dazu, dass der Körper interne Energieressourcen in den Darmbereich umleitet, und Weinen (verursacht durch die Wirkung von Mikroben auf das Gehirn) zieht Eltern an, die versuchen, das Baby zu füttern, um es zu beruhigen.
Wenn der Besitzer alt genug ist, ist es möglich, seine Lebensmittelproduktion direkt über sein Nervensystem zu regulieren. Zum Beispiel synthetisieren einige unserer nützlichen Nachbarn bei ausreichender Nahrung die essentielle Aminosäure Tryptophan, die die Grundlage für die Produktion von Serotonin in unserem Körper darstellt, dem sogenannten "Glückshormon". Serotonin wiederum reguliert die Aktivität des Nervensystems und verursacht Sättigungsgefühle, Ruhe und Freude. Bei Mangel an Nahrung können mikrobielle Hormone und ein Neurotransmitter das Verhalten in Richtung Angst und Erkundungsverhalten verschieben. In einem berühmten Experiment transplantierten Wissenschaftler Mikroflora aus einer Reihe von Mäusen mit erhöhter Angst auf normale Mäuse, und auch ihr Angstniveau nahm zu. Merkmale der Mikrobiota wurden auch bei Menschen mit Verhaltensstörungen gefunden, wie z. B. Menschen, die an Depressionen, Schizophrenie und Anorexie leiden. Wissenschaftler glauben, dass durch Darmbakterien verursachte Ungleichgewichte der Neurotransmitter die Ursache für diese Störungen sein können.
Außerdem sehnen sich Keime nach ihrem Lieblingsessen. Die Mikrobiota besteht aus vielen Arten von Bakterien, die sich in ihren Ernährungspräferenzen unterscheiden. Und jede Art von Bakterien versucht, so auf den Körper des Wirts einzuwirken, dass er oft genau seine Lieblingssubstanzen frisst. Dies ist wahrscheinlich der Grund, warum sich die Zusammensetzung der Darmflora auch bei Menschen unterscheidet, die sich an unterschiedliche Ernährungsgewohnheiten halten: Die dominierenden Mikroben verursachen Heißhunger auf verschiedene Arten von Lebensmitteln. Sie können dies beispielsweise durch Umverteilung der Geschmacksknospen erreichen. Es ist bekannt, dass sich der Geschmackssinn während Operationen am Darm ändern kann, bei denen sich die mikrobielle Zusammensetzung unvermeidlich ändert. Aber selbst bei Personen, die dieselbe Diät einhalten, können Bakterien zu einer Verschiebung der Nahrungspräferenzen führen. Wissenschaftler haben den Gehalt an bakteriellen Substanzen im Urin von Süßigkeiten und Menschen verglichen, denen Süßigkeiten gleichgültig sind.wer aß doch das gleiche. Es stellte sich heraus, dass diese Substanzen im Urin unterschiedlich sind! Es stellt sich heraus, dass das Verlangen nach Zucker eine Eigenschaft der Mikroflora und nicht ihres Besitzers sein kann. Wenn Sie also den Eindruck haben, dass Sie pathologisch in Schokolade verliebt sind, ist es möglich, dass Ihre Mikroben sie tatsächlich lieben.
Schließlich möchten Mikroben reisen, in andere Organismen eindringen und Gene mit entfernten Verwandten austauschen, die mit anderen Wirten zusammenleben. Daher wäre es für sie von Vorteil, die Sozialität einer Person zu erhöhen. In der Tat wurde festgestellt, dass Mäuse, die in einer keimfreien Umgebung aufgezogen wurden, ähnliche Verhaltensmuster aufweisen wie autistische Menschen, da sie kein internes Sozialisationssignal erhalten. Wissenschaftler haben auch Unterschiede in der Mikrobiota von Kindern mit Autismus-Spektrum-Störungen von gesunden Kindern identifiziert. Die meisten autistischen Kinder beschränken ihre Ernährung jedoch auf eine kleine Menge von Lebensmitteln. Es wird angenommen, dass dies auf das Ungleichgewicht ihrer Mikroflora zurückzuführen ist: Einige Mikroben sind viele, andere fast keine, daher sind die Geschmackspräferenzen stark voreingenommen, und es gibt nicht genügend Forderungen nach Sozialität von Bakterien.
Ansteckender Appetit
Daher können viele Verhaltensmerkmale oder -störungen bakterieller Natur sein. Dies führt zu zwei Schlussfolgerungen, die wahrscheinlich die Medizin der Zukunft beeinflussen werden.
1) Verhaltensmerkmale können von Mikroben übertragen werden.
Dies wird durch ein Experiment mit Mäusen gestützt, bei dem die Transplantation von Mikroflora ihr Verhalten in Richtung alarmierender veränderte. Darüber hinaus haben Wissenschaftler berechnet, dass Menschen mit engen Bekannten, die übergewichtig sind, ein erhöhtes Risiko haben, dasselbe Symptom zu entwickeln. Es ist möglich, dass die Neigung zur Fettleibigkeit auch zusammen mit Mikroben übertragen werden kann, obwohl dies noch nicht direkt nachgewiesen wurde. Schließlich gibt es eine Hypothese, dass Geschmackspräferenzen (die sich, wie wir bereits wissen, auch unter dem Einfluss von Bakterien ändern können) bei Mitgliedern derselben Familie näher sind als bei unbekannten Menschen. Dies macht es wahrscheinlich möglich, das "Geheimnis des Borschtsches der Mutter" zu enthüllen - zu Hause zubereitetes Essen mag schmackhafter erscheinen als andere, nicht nur, weil sich ein Mensch von Kindheit an daran gewöhnt, sondern auch, weil seine Verwandten die ihm am nächsten liegende Zusammensetzung von Bakterien haben.die die gleichen Nährstoffe benötigen.
2) Verhaltensmerkmale können mit Mikroben behandelt werden.
Immer mehr Krankheiten scheinen mit Unterschieden in der Darmmikrobiota verbunden zu sein. So konnten Wissenschaftler kürzlich in 100% der Fälle zwischen depressiven und gesunden Menschen nur anhand der Stuhlanalyse unterscheiden. Und wenn die Ursache bekannt wird, eröffnen sich Behandlungsmöglichkeiten. Und trotz der Tatsache, dass eine allgemein verfügbare mikrobielle Therapie noch nicht entwickelt wurde, zeigen isolierte Studien erstaunliche Ergebnisse. Zum Beispiel könnte dieselbe Depression erfolgreicher geheilt werden, wenn Antidepressiva mit Antibiotika kombiniert werden (wodurch überschüssige Darmbewohner zerstört werden). Und Fäkaltransplantationen (komplexe Verfahren, bei denen Bakterien aus dem Stuhl gesunder Menschen entfernt, in Kapseln verpackt und an Patienten mit diesen verfüttert werden) haben die Schwere der Autismus-Symptome beim Menschen verringert. Schließlich hat die mikrobielle Prävention auch Früchte getragen: bei einer Gruppe von Kindern,Bei denen regelmäßig Probiotika (dh eine Reihe von Mikroben aus "normaler" Mikroflora) verabreicht wurden, entwickelte niemand das Asperger-Syndrom oder die Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung, während in der Kontrollgruppe 17% der Kinder mit einer dieser Verhaltensstörungen aufwuchsen.
***.
Die neuesten Nachrichten aus dem Leben unserer Darmnachbarn lassen uns unsere Lebenseinstellung überdenken. Vieles von dem, was früher als unveräußerliche (und manchmal unheilbare) Eigenschaft des menschlichen Körpers angesehen wurde, ist eine Folge des mikrobiellen Ungleichgewichts. Sie fragen sich unwillkürlich: Wo ist die reale Person, die diesen mikroskopischen Manipulatoren nicht ausgesetzt ist? In der Zwischenzeit suchen Wissenschaftler nach einer Möglichkeit, mit ihnen zu verhandeln. Es wird empfohlen, nicht in Panik zu geraten und Kefir zu trinken. Studien haben gezeigt, dass Milchsäurebakterien nicht nur die Verdauung verbessern, sondern auch aufmuntern, und es macht mehr Spaß, auf die nächsten Entdeckungen zu warten.
