18 мая 2021

Мозг и кишечник

Во многих языках мира можно найти пословицы или фразы о связи эмоций (того, что происходит на уровне головного мозга) и кишечника: «чувствую нутром», «я его/ее не перевариваю», «меня от этого тошнит», «он сидит у меня в печенках». Определение «желчный человек» используется при описании собеседника, вызывающего неприятные эмоции.

Медики давно заметили взаимосвязь изменений функций кишечника (гастрит, язва желудка) при воздействии стресса, а также тесную связь нарушения функций ЖКТ со снижением иммунитета. Не удивительно, что ученые активно исследовали эту тему. Большой вклад внесли наши отечественные ученые такие как академик Александр Данилович Ноздрачев и его коллеги. На протяжении многих лет он изучал механизмы взаимодействия внутренних органов и систем головного мозга. Например, он показал значение миндалины в оценке информации, приходящей от внутренних органов. Миндалина - структура головного мозга, непосредственно связанная с восприятием и обработкой эмоций, а также запуском вегетативных и эндокринных реакций на стресс и регуляцией разных эмоциональных состояний.

Анатомия и физиология

Наши внутренние органы связаны с головным мозгом (корой больших полушарий и гипоталамусом) и регулируются им при помощи вегетативной нервной системы (симпатической и парасимпатической). Симпатическая (возбуждающая) и парасимпатическая (расслабляющей) системы имеют центральную и периферическую части. Симпатические центральные ядра находятся в спинном мозге от которых отходят нервные отростки, заканчивающиеся в периферических ганглиях или симпатических узлах, от которых берут начало нервные волокна, подходящие ко всем внутренним органам. Парасимпатические центральные ядра находятся в среднем и продолговатом мозге и в крестцовом отеле позвоночника. Отростки, отходящие от продолговатого мозга, входят в состав блуждающих нервов. Блуждающий нерв или Х черепной нерв или легочно-желудочный нерв - очень важная составляющая в системе коммуникации мозга и внутренних органов. Он является частью парасимпатической системы, которая помогает поддерживать гомеостатический баланс в организме, справляться со стрессом, снижает напряжение, и давление, запускает процессы восстановления, связан с регуляцией эмоций. Блуждающий нерв имеет множество отростков и работает в обоих направлениях: отправляет сигналы от мозга к внутренним органам и обратно. Имеет стабилизирующую функции, то есть активирует мозг, выводя его из состояния покоя и тормозит, когда надо сосредоточиться. Основной медиатор ацетилхолин, впервые открыт как медиатор, снижающий частоту сердечных сокращений. Это медиатор размышления, мало пригоден в стрессовой ситуации. Играет важную роль в процессах памяти и обучения. При недостатке развивается болезнь Альцгеймера, при переизбытке – спазм мышц судороги и остановка дыхания.

Взаимодействие мозга и внутренних органов происходит при помощи электрических импульсов регулирующих деятельность отдельных органов – это быстрый путь. Есть еще более медленный путь - посредством выделения гормонов, медиаторов и пептидов в кровь. Однако, у нас есть еще одна автономная система регуляции или метасимпатическая система, относящаяся к вегетативной нервной системе, но в отличие от симпатической и парасимпатической систем, способная получать и обрабатывать некоторое количество информации и контролировать работу отдельных органов, без непосредственного управления со стороны головного мозга. Это самая старая с эволюционной точки зрения система регулирования деятельностью организма, доставшаяся нам от диффузной системы гидры, и до сих пор отлично работающая у планарии, дождевого червя и насекомых. Относительная независимость этой системы подтверждается экспериментами, где некоторые органы, не имеющие связи с организмом продолжают осуществлять ритмические сокращения без участия контроля головного мозга (сердце, кишечник, сосуды). Это происходит потому, что у этих органов имеется собственная нервная система, состоящая из скоплений нервных клеток, которые могут осуществлять восприятие (чувствительные клетки), регуляцию и контроль. Чувствительные, мото-нейроны и клетки водители ритма, позволяющие осуществлять ритмичные сокращения гладкой мускулатуры и ЖКТ (перистальтика), сердца, сосудов, мочевыделительной системы. Именно эта система обеспечивает постоянное сокращение сердца, сосудов, кишечника и т. д без контроля головного мозга. Благодаря этой системе, головной мозг не перегружается избыточной информацией, а центральное управление этой системой осуществляется за счет того, что на некоторых узлах (ганглиях), заканчиваются отростки симпатических и парасимпатических волокон). Поэтому сигналы управления от головного мозга могут настраивать работу сети внутренних органов соответственно ситуации. Именно поэтому, в случае стресса симпатическая система отправляет сигналы к ЖКТ замедляется пищеварение. А затем парасимпатическая система позволяет восстановить нормальное функционирование и убрать напряжение гладкой мускулатуры.

Сигналы о состоянии внутренних органов и среды организма передаются в мозговые структуры: ретикулярную формацию, таламус и кору больших полушарий головного мозга от нейронов, расположенных в спинном мозге. Нейрон спинного мозга имеют интегрирующую функцию. Он одновременно получает сигнал от внутреннего органа (внутренняя среда), и от нейронов кожной чувствительности (от внешней среды). Именно поэтому неблагополучие в желчном пузыре может вызывать повышенную кожную чувствительность справой стороны тела. А также это объясняет почему физиотерапевтическое воздействие или горчичник может оказывать положительное влияние на снижение неприятных ощущений в определенном внутреннем органе.  

Коммуникация кишечника и мозга

В последнее десятилетие особое внимание привлечено к кишечнику, стенки которого, как выяснилось, выстланы сотнями миллионов нервных клеток и глии. Эти клетки расположены в виде скоплений или ганглиев, объединённых в сложную сеть, которая относится к метасимпатической системе. Можно сказать, что это наш «второй мозг», «кишечный мозг» или энтеральная нервная система, по сложности и взаимодействию внутри системы сравнимый со спинным мозгом. Для обмена информацией, «кишечный мозг» использует боле 30 медиаторов, осуществляет интеграцию поступающей информации от симпатической и парасимпатической систем, осуществляет коммуникацию между отдельными органами, и передает информацию в головной мозг по тем путям, о которых я уже рассказала выше.

Может ли кишечник и мозг «разговаривать» напрямую?

Расположенные в слизистой оболочке кишечника энтероэндокринные клетки продуцируют гормоны и пептиды, которые координируют работу всего ЖКТ, стимулируют пищеварение и подавляют голод. Пептиды способны достигать рецепторов вдали от места их высвобождения, не накапливаются в тканях, имеют отношение к коммуникации кишечника и мозга, участвуют в регулировании приема пищи, моторики, секреции, воспалительной реакции и защита слизистой оболочки. Кроме того, в 2010 году ученый из университета Дюка в Северной Каролине обнаружили, что энтероэндокринные клетки имеют выступы, похожие на ступни, которые напоминают синапсы и могут образовывать синаптическую связь с нейронами блуждающего нерва и передавать информацию в головной мозг напрямую за считаные миллисекунды.

Для сравнения взаимодействие посредством гормональной регуляции займет до 10 минут. А если есть отравление или другая угроза, то механизм быстрой передачи сигнала в мозг позволит быстро отреагировать и принять меры, например запустить рвотный рефлекс, воздействовать на перистальтику, отвращение к пище или восстановление тканей или повышение барьерной функции, а главное запустить какое-то поведение. При стимуляции клеток энтеральной нервной система у мышей при помощи лазера вызывали ощущения награды, и мыши пытались получить еще больше этой стимуляции, при этом, в мышином мозгу увеличивалось количество медиатора награды - дофамина. В тоже время стимуляция блуждающего нерва используется для лечения депрессии и тревоги.

Кишечная микрофлора и мозг взаимодействуют?

Но есть еще кое-что интересное. Оказалось, что мы живем в тесном симбиозе с тысячами микроорганизмов, населяющих наш кишечник - комменсальная микробиота. Колонизация микроорганизмами происходит во время рождения и позже во время кормления и это очень важный процесс, который в норме завершается к 4 месяцам после рождения. Отсутствие нормальной микрофлоры или нарушение ее состава может привести к нарушениям развития. Оказалось, что у мышат, имеющих стерильный кишечник, ухудшаются нейроэндокринный и поведенческие реакции на стресс и имеются изменения в уровне дофамина в мозгу.  Некоторые вещества синтезируемые микробиотой могут влиять на количество микро глиальных клеток в мозгу стерильных мышей, а это, в свою очередь может спровоцировать развитие аутизма. Микробиота кишечника синтезирует способна производить широкий спектр нейрохимических веществ включая гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК), триптофан (5-гидрокситриптамин (5-HT)), мелатонин, гистамин, ацетилхолин (ACh), норэпинефрин и дофамин. Причем количество этих веществ достаточно, чтобы влиять на нейронную активность в кишечном мозге.

В физиологических условиях молекулы размером с белок не могут проходить через кишечный эпителий, и сигнализация происходит опосредовано, например через энтероэндокринные клетки.  Но некоторые достаточно маленькие молекулы могут преодолевать кишечный барьер и напрямую стимулировать афферентные нейроны кишечной нервной системы, чтобы посылать сигналы в мозг через блуждающий нерв. Бактериальные белки могут перекрестно реагировать с человеческими антигенами и стимулировать дисфункциональные реакции иммунной системы. Микробиота влияет на медленный сон, вырабатывая цитокины, вызывающие воспаления, и увеличивает количество кортизола, что приводит к подавленному настроению, усилению тревожности. Бактериальные ферменты могут продуцировать нейротоксические метаболиты. Даже полезные метаболиты могут проявлять если их слишком много могут проявлять нейротоксичность. Доказано влияние микробиоты на развитие болезни Альцгеймера, Паркинсона, рассеянного склероза, депрессии и тревожных расстройств. 

Стресс и кишечник

Поскольку коммуникация мозга и кишечника идет в обоих направлениях, то стресс или негативные эмоции такие как беспокойство, печаль, депрессия, страх и гнев, могут влиять ЖКТ. Стресс может ускорять или замедлять перистальтику (сокращения) желудочно-кишечного тракта и содержимого в нем. Стресс усиливает чувствительность кишечника к болевым сигналам, способствует возникновению воспаления в кишечнике, что облегчает проникновение бактерий и их метаболитов через слизистую оболочку кишечника, запуская местное воспаление и иммунный ответ. Стресс может вызвать дисбиоз кишечника. Из-за изменения моторики могут накапливаться продукты распада, меняющие состав микрофлоры. Негативные изменения в системе желудочно-кишечного тракта могут отразиться на мозге, создавая порочный круг. Например, усиление воспаления кишечника и изменения микробиома кишечника могут способствовать развитию хронической усталости, сердечно-сосудистым заболеваниям и депрессии.

Вывод

Мозг и кишечник очень тесно взаимодействуют на разных уровнях. Причём состояние кишечника напрямую влияет на наше настроение, и является причиной различных психологических расстройств. Ученые обнаружили, что определенные диеты или употребление некоторых продуктов питания могут приводить к восстановлению нормальной микрофлоры. Эти диетические изменения, в свою очередь, уменьшают воспаление кишечника и могут помочь уменьшить системные симптомы, такие как усталость или депрессия, а также риск сердечно-сосудистых заболеваний. В то же время методики направленные на снижение стресса и стабилизацию работы мозга позволяют снизить негативное влияние на ЖКТ и помогают создать условия для развития и поддержания оптимального состава микробиоты.  Поэтому такие методы как био- и нейрофидбэк, психотерапия, тренировки на релаксацию позволяют восстановить баланс в система мозг-кишечник и позволяют вам чувствовать себя лучше.

Ольга Кара, кандидат биологических наук, нейробиолог, практикующий психолог-психоаналитического направления, научный консультант клиники x-clinic (Россия), руководитель компании O-Brain Research and Сonsulting (Brain Fitness BFC), Финляндия.

Назад к списку