От години учените изследват усилено връзката между микробиома и мозъка, като дори някои от тях наричат червата “нашия втори мозък”. Това, което се има предвид, е комуникацията между централната нервна система и червата и резултатите, които произлизат от това общуване. Или с други думи, днес ще говорим за това как чревният микробиом и мозъкът комуникират по „двупосочен начин“, като си влияят взаимно.
Все по-голям брой изследвания върху оста “чревен микробиом-мозък” предполагат, че микроорганизмите в храносмилателна система наистина имат значима роля върху функционирането на мозъчната функция и структура, като влияят на настроението, емоциите и поведението, заедно с други важни аспекти на умственото и физическо здраве. В статията ви представяме интересна и актуална информация по темата съставена въз основа на публикации в медицински журнали и онлайн портали със свободен достъп.
Чревният микробиом на човека – какво знаем за него
Микроорганизмите в човешкото тяло превъзхождат човешките клетки в съотношение приблизително 10:1. Само в червата живеят повече от 100 трилиона микроби! Тези микроскопични общности могат да съставят около 2 килограма от телесното тегло на човека. Известно е, че микроорганизмите, обитаващи червата насърчават здравословното храносмилане и имат ключова роля за поддържането на добра имунна защита, производството на хормони и усвояването на ценни хранителни компоненти.
Най-актуалните изследвания разкриват влиянието на тези микроби върху имунната и нервната система, както и потенциалните последици при терапиите за пациенти с разстройство от аутистичния спектър (ASD) и възможни предполагаеми ползи при Паркинсон, Алцхаймер и други сериозни заболявания от този ранг.
Оста “черва-мозък” включва централна нервна система (ЦНС), невроендокринна и невроимунна системи, автономна нервна система, чревна нервна система и чревния микробиом. По време на хранене червата освобождават пептиди, които засягат хипоталамичните пътища и особено дъгообразното ядро, участващо в регулирането на ситостта и метаболизма. Просто казано, чрез тази двупосочна комуникационна мрежа, сигналите от мозъка могат да повлияят на моторните, сензорните и секреторните модалности на гастроинтестиналния тракт и обратно, висцералните съобщения от него могат да повлияят на мозъчната функция.
Блуждаещият нерв е “каналът” на пряката комуникация, наблюдавана между микробиома и мозъка.
Учените са открили, че една от най-важните връзки в човешкото тяло е изградена от блуждаещия нерв, който е съществена част от чревно-мозъчната ос. Той се състои от два снопа неврони, които се движат надолу от всяка страна на тялото, от мозъка до корема и чревния тракт. В резултат на това вече се разбира, че стимулирането на блуждаещия нерв може да бъде задействано от сигнали от специализирани клетки и бактерии в чревния микробиом.
Червата или „вторият ни мозък“ могат да работят самостоятелно и да комуникират с главния мозък по два основни начина:
- Физически – Блуждаещият нерв, който контролира съобщенията до червата, както и сърцето, белите дробове и други жизненоважни органи, е пряката връзка на червата с мозъка.
- Химически – Червата могат да комуникират с мозъка чрез хормони и невротрансмитери, благодарение на които изпращат съобщения.
Чревният микробиом може да повлияе невроните и мозъка по няколко начина, например:
- Веществата, секретирани от микроорганизмите в червата, могат директно да достигнат до мозъка.
- Полезните пробиотични бактерии подтикват клетките на невроподите, намиращи се в лигавицата на червата да стимулират блуждаещия нерв, който се свързва директно с мозъка.
- Микроорганизмите активират ентероендокринните клетки в лигавицата на червата, които изпращат хормони в тялото.
- Индиректно чревните микроби влияят върху имунните клетки и възпалението, което може да засегне мозъчната функция.
Механизми на действие в чревно-мозъчната ос и микробиома
Взаимодействието между чревната микробиота, имунната система и оста “черва-мозък” играе важна роля в модулирането на стресовата реакция на червата в контекста на развитието на различни чревни нарушения, тъй като микробиота комуникира с оста чрез различни механизми. Такива са:
- директно взаимодействие с клетките на лигавицата (ендокринно съобщение)
- чрез имунни клетки (имунно съобщение)
- чрез контакт с невронни окончания (невронно съобщение)
Микробиотата също взаимодейства с чревно-мозъчната ос на гостоприемника чрез неврохуморална комуникация, за да повлияе на развитието и поведението на мозъка. Например, промяната в стомашно-чревната функция се съобщава на мозъка, което води до задействане на висцерални събития като гадене, ситост и болка или когато от своя страна стресовите преживявания водят до променени стомашно-чревни секреции и перисталтика.
Невроендокринната, невроимунната, симпатиковата и парасимпатиковата част на автономната нервна система и чревната нервна система са ключовите пътища, чрез които те комуникират помежду си. Това може да повлияе на широк спектър от заболявания, психо-емоционални състояния и други разстройства.
Предполагаемите механизми, чрез които микробиомът има достъп до мозъка и влияе на поведението, включват микробни продукти, които получават достъп до мозъка, чрез освобождаване на цитокини от имунните клетки на лигавицата, серотонинови рецептори като 5-HT (5-хидрокситриптамин) от ендокринните клетки или чрез аферентни нервни пътища, включително блуждаещия нерв.
Стресът и емоциите, които изпитваме, също могат да повлияят на микробния състав на червата чрез освобождаване на хормони на стреса или симпатикови невротрансмитери като GABA.
GABA е един от най-важните невротрансмитери за мозъка, който е известен със своите успокояващи ефекти. GABA е основният инхибиторен невротрансмитер на тялото. Неговата основна задача е да инхибира или намалява активността на нервните клетки в цялата нервна система.
Нови научни данни за връзката между червата и мозъка
Няколко актуални клинични проучвания доказват, че когато балансът на чревния микробиом при мишки е нарушен, поведението им показва тревожност и депресия. Освен това изследователите са открили, че пациентите с невродегенеративни заболявания като болестта на Паркинсон и болестта на Алцхаймер е по-вероятно да имат променен микробиом с влошен състав. Доказателства като това предполагат, че микробиомът на червата и бактериалните видове, от които е изграден, включително Firmicutes, Bacteroides и други, не само влияят върху човешкото поведение, но могат да повлияят на патофизиологията на невродегенеративните заболявания. А в това може да е ключът за лечението или по-добрата терапия на тези сериозни заболявания, от които все повече хора страдат.
Нека илюстрираме един от горепосочените механизми с бактериите Lactobacillus. Чревните бактерии Lactobacillus rhamnosus произвеждат различни невротрансмитери, които достигат до мозъка и повлияват работата на ЦНС. Някои от тези невротрансмитери, включват GABA, както и серотонин – жизненоважен възбуждащ невротрансмитер. Експеримент от 2013 г. в Ирландия показва връзката между микробиома и серотонинергичната система, както и различни други връзки между ефектите на микробиома върху неврологичното развитие и поведението.
Освен че е възбуждащ невротрансмитер, серотонинът също така регулира критични аспекти на развитието на мозъка като миелинизация, растеж на аксоните и невронна миграция. Тъй като чревният епител е един от двата основни резервоара на серотонин в тялото, е ясно, че здравословното развитие на нервната система разчита на способността на червата да произвеждат и регулират нивата на серотонин. А това е процес, в който чревните микроби играят основна роля. Проучванията установяват, че при лечение на мишки с микробни аномалии с Bacteriodes fragilis, стомашно-чревните дефекти и свързаните с разстройството нарушения се подобряват.
Епидемиологични изследвания показват интересна връзка между чревните и мозъчните разстройства. Например, много хора със синдром на раздразнените черва също са депресирани, хората от аутистичния спектър са склонни да имат храносмилателни проблеми, а хората с болестта на Паркинсон са предразположени към запек.
Все по-често изследователите виждат възпалението като ключов фактор за отключване на психо-емоционални разстройства, депресия и аутизъм. Чревните бактерии са от жизнено значение за правилното развитие и поддържане на имунната система, а проучванията показват, че наличието на неправилна комбинация от микроби може да провали този процес и да насърчи възпалението. И микробните продукти могат да повлияят на така наречените ентероендокринни клетки, които се намират в лигавицата на червата и освобождават хормони и други пептиди. Някои от тези клетки помагат за регулиране на храносмилането и контролиране на производството на инсулин, но също така освобождават невротрансмитера серотонин.
Публикация в сайта Harvard Health Publishing показва още веднъж връзките в чревно-мозъчната ос. Мозъкът има пряк ефект върху стомаха и червата. Например, самата мисъл за храна може да освободи стомашни сокове и храносмилателни ензими, преди още човек да е започнал да се храни. Тази връзка е и в двете посоки. Дисфункционалното черво може да изпраща сигнали до мозъка, точно както проблемният мозък може да изпраща сигнали до червата. Следователно стомашният или чревният дистрес може да бъде причина или продукт на тревожност, стрес или депресия. Това е така, защото мозъкът и стомашно-чревният тракт са много тясно свързани и сигурно се досещате как ви свива стомаха в стресови ситуации – ето за това говорим.
Ролята на пребиотиците и пробиотиците
Когато става въпрос за чревно-мозъчната ос е установено, че както пребиотиците, така и пробиотиците играят значителна роля. Последните изследвания показват, че пробиотиците, например, имат способността да намалят производството на възпалителни химикали като цитокини при възпалително заболяване на червата. В допълнение, те могат също да помогнат за подобряване действието на триптофана – вещество, известно със значението си при психични разстройства.
Темата е необятна и изключително интересна, като скоро ще продължим с повече полезна информация за пре- и пробиотиците в тяхната роля в поддържането на добро чревно здраве.
Вижте още:
Топ 12 пробиотици с млечна киселина: Lactobacillus Reuteri, L Casei и други
Чревният микробиом ви предпазва от 5 сериозни хронични заболявания – вижте кои са те
Използвани ресурси
- Mayer EA, Tillisch K, Gupta A. Gut/brain axis and the microbiota. J Clin Invest. 2015 Mar 2;125(3):926-38. doi: 10.1172/JCI76304. Epub 2015 Feb 17. PMID: 25689247; PMCID: PMC4362231.
- Sampson TR, Debelius JW, Thron T, Janssen S, Shastri GG, Ilhan ZE, Challis C, Schretter CE, Rocha S, Gradinaru V, Chesselet MF, Keshavarzian A, Shannon KM, Krajmalnik-Brown R, Wittung-Stafshede P, Knight R, Mazmanian SK. Gut Microbiota Regulate Motor Deficits and Neuroinflammation in a Model of Parkinson’s Disease. Cell. 2016 Dec 1;167(6):1469-1480.e12. doi: 10.1016/j.cell.2016.11.018. PMID: 27912057; PMCID: PMC5718049.
- Vogt, N.M., Kerby, R.L., Dill-McFarland, K.A. et al. Gut microbiome alterations in Alzheimer’s disease. Sci Rep 7, 13537 (2017). https://doi.org/10.1038/s41598-017-13601-y
- Zhu, S., Jiang, Y., Xu, K. et al. The progress of gut microbiome research related to brain disorders. J Neuroinflammation 17, 25 (2020). https://doi.org/10.1186/s12974-020-1705-z
- Israelyan, N., & Margolis, K. G. (2018, March 31). Serotonin as a link between the gut-brain-microbiome axis in autism spectrum disorders. Retrieved October 9, 2018, from https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1043661817316869
- Costa-Mattioli, M. (2021, January 11–13). Unraveling gut-microbiota-brain interactions [Conference presentation]. SfN Global Connectome: A Virtual Event
- The gut-brain connection https://www.health.harvard.edu/diseases-and-conditions/the-gut-brain-connection