Микробы, меняющие ваше сознание: как микробиом влияет на мозг и поведение — Элейн Сяо на TEDxCaltech

Человечество находится в постоянном поиске разгадок тайн работы мозга — Элейн Сяо рассказывает о своём исследовании механизмов, с помощью которых микробы в нашем кишечнике изменяют то, как мы вырабатываем нейроактивные вещества, и могут спровоцировать такие болезни, связанные с неврологическим развитием, как аутизм.

Я никогда не перестаю удивляться тому,

что каждый из нас носит в своей голове

почти 1,5 кг клеточной массы,

и эта масса контролирует
буквально каждый наш шаг.

Важно помнить, что мозг не работает

отдельно от нашего тела,

а, скорее, отвечает нуждам

и запросам всех систем организма.

Я приведу удивительные цифры —

возможно, некоторым из вас
они уже известны.

В нашем теле

число микробных клеток
в 10 раз превышает

число наших собственных клеток.

Эти микробы,
в большинстве своём бактерии,

а также вирусы и простейшие,

составляют часть нашей нормальной флоры

и являются так называемым
симбиотическим микробиомом.

В кишечнике живут
сто триллионов этих микробов —

более 10 000 уникальных видов —

и в их геномах в 150 раз больше генов,
чем у человека.

Было даже подсчитано, что в совокупности

эти микробы весят от 1 до 3 кг,

что в два раза превышает вес
среднего мозга взрослого человека.

Мы всё больше и больше узнаём о том,

что симбиотические микробы

сформировались, чтобы играть важную роль

в нормальном развитии и работе мозга.

Мы изучаем роль микробов,

выращивая мышей абсолютно стерильными,

а затем заселяя их флору теми микробами,
которые нам интересны.

Благодаря этим исследованиям мы узнаём,

что симбиотические микробы регулируют
несколько сложных типов поведения,

таких как беспокойство,
обучение и память, аппетит и насыщение

и многие другие.

Изучая взаимодействие микробов и мозга,

мы можем узнать много важного

о том, как микробы влияют
на здоровье и заболевания мозга.

Возможно, вам интересно,
как микробы,

живущие в кишечнике,
могут влиять на мозг.

Существует много различных механизмов.

Один из них —
активизация блуждающего нерва.

Блуждающий нерв касается
эпителия кишечника

и тянется вверх
к стволу головного мозга.

Именно этим способом лактобациллы

Lactobacillus rhamnosus влияют

на депрессивное поведение мышей.

Так, в опыте, измеряющем
депрессивное состояние,

мыши, которым вводили микробов,

демонстрировали меньше
симптомов депрессии.

Такой эффект не наблюдался
при разрыве блуждающего нерва.

Другой путь влияния микробов на мозг —

активизация иммунной системы.

Около 80% иммунных клеток
находится в кишечнике,

и иммунные нарушения связаны с рядом
неврологических расстройств.

С помощью этого механизма
бактерия Bacteroides fragilis

предотвращает мышиный вариант
рассеянного склероза.

Мыши, которым вводят эти бактерии,

лучше сопротивляются склерозу,

как показывает красная линия
на этом графике.

Сопротивляемость зависит от активности
особой группы иммунных клеток,

регуляторных Т-лимфоцитов,
выделяющих маркер СD25.

Если мы заблокируем деятельность
этих иммунных клеток,

положительный эффект микробов
выражен не будет.

Микробы также могут влиять на мозг,

активизируя
эндокринную систему кишечника.

Эндокринные клетки кишечника —
первичные продуценты

нейропептидов и нейромедиаторов.

Сами кишечные микробы вырабатывают
продукты обмена веществ,

способные повлиять
на деятельность мозга.

Это один из метаболических путей,

который, как мы думаем,
лежит в основе микробной терапии,

которую мы в лабораториях
Паттерсона и Мазманяна,

здесь в Калтехе,

применяем для лечения
симптомов аутизма у мышей.

Введя мышам Bacteroides fragilis,

нам удалось скорректировать
основные отклонения,

такие как дефицит коммуникации,
как видно здесь на диаграмме.

Это специфический, или диагностический,
симптом аутизма.

Здесь мыши, имеющие симптомы аутизма,
меньше вступают в общение —

это отображено
с помощью синего столбика.

Микробная терапия
корректирует этот дефект,

что показано красным столбиком.

Эти открытия имеют огромное значение —

что, если мы сможем
без инвазивного вмешательства

лечить такие заболевания, как аутизм,
депрессия и рассеянный склероз?

Микробная терапия может
предложить нам способ

построения стабильной
общественной структуры,

которая сможет обеспечивать
длительный эффект,

делая постоянное лечение ненужным.

Также, поскольку микробами
относительно легко управлять

и даже устранять,

их можно модифицировать,

улучшая их работу, контролируемость,

направляемость и даже введение.

Я хочу, чтобы сегодня вы запомнили

не только то, что мы состоим,
в основном, из микробных клеток,

но также то, что некоторые из этих клеток
могут поистине менять сознание,

влияя на развитие и работу мозга
и даже на наше поведение.

Также, в свете нескольких
исследований, показывающих

важную роль симбиотических микробов

в различных биологических процессах, —

от питания и иммунитета

до мозга и поведения —

подумайте обо всём том,

что мы делаем ежедневно
(Смех),

что может изменить или нарушить
наш микробиом,

и о том, как это может повлиять на наше
здоровье и предрасположенность к болезням.

Спасибо.

(Аплодисменты)