Ученые описали влияние кишечных газов на нервную систему и мозг

Среди нейромедиаторов, которые определяют взаимодействие клеток нервной системы, известны и газообразные вещества. Такие газы активно производятся в кишечнике, прежде всего, местной микрофлорой. Попадая в кровоток, они могут оказывать заметное воздействие на работу всего организма, включая мозг, влиять на эмоциональное состояние и даже поведение. На это указывает обзорная статья московских биологов, вышедшая в журнале Microbal Ecology in Health and Disease.
Микрофлора кишечника играет огромную роль в поддержании здоровья и функциональности различных систем нашего организма, влияет на работу пищеварения, иммунитета и даже нервную систему. В значительной части это влияние опосредуют небольшие молекулы, которые синтезируются микробами, включая некоторые гормоны, нейротрансмиттеры и их предшественники. Среди них особняком стоят «газотрансмиттеры» – сигнальные молекулы газообразных веществ, такие как сероводород, аммиак, метан, оксиды азота и углерода, способные служить регуляторами и медиаторами клеточной активности.
Профессор МГУ Александр Олескин и его коллега из МНИИЭМ им. Габричевского Борис Шендеров отмечают, что ЖКТ взрослого человека содержит около 20 мл газообразных веществ, причем ежедневный их «оборот» может составлять от 400 до 1200 мл. Газы поступают сюда с пищей и воздухом, продуцируются клетками самого кишечника и обитающими в нем бактериями и археями. В основном это азот (20-90 объемных процентов), водород (21-50 процентов) и диоксид углерода (9-30), а также кислород (4-10), метан (7-10) и сероводород (0,00028 процента). Помимо них, в ЖКТ могут накапливаться аммиак и оксид азота, ацетальдегид и монооксид углерода (угарный газ, CO).
Большая часть этих газов покидает кишечник естественным образом. Некоторые потребляют живущие здесь же бактерии – например, кишечная палочка может использовать NO в собственном энергетическом метаболизме. Определенная доля газов проходит сквозь слизистую и попадает в кровоток, выводясь через легкие. Поступая в различные ткани и органы, они могут оказывать действие на их клетки. Авторы приводят многочисленные свидетельства, в которых было продемонстрировано влияние тех же газов на обмен веществ и даже поведение.
В частности, они указывают, что сероводород вызывает релаксацию гладкой мускулатуры, а в мозге – модулирует работу некоторых глутаматных рецепторов и стимулирует долговременную потенциацию, усиление синаптических связей между нейронами. Мыши, дефицитные по нейрональной NO-синтазе и неспособные самостоятельно производить оксид азота в мозге, отличаются повышенной подвижностью, агрессивностью и склонностью к депрессии. Следовые количества СО оказывают нейропротекторное действие и ингибируют работу АТФ-чувствительных калиевых каналов в нейронах, останавливая процессы апоптоза. Избыток аммиака, который может вызываться нарушением обмена мочевины при циррозе печени, приводит к гепато-энцефалическому синдрому.
Ученые отмечают, что точный состав и количество газотрансмиттеров, а также характер их влияния на организм определяются целым рядом внешних и внутренних факторов, в том числе наследственностью хозяина, видовым составом его микрофлоры, диетой, состоянием здоровья. Выработка газообразных сигнальных молекул во многом зависит от работы иммунной, нервной и гуморальной систем, и сама влияет на их деятельность. «Можно представить себе нормализацию количества, скажем, аммиака с помощью прицельно введенных в организм бактерий», — добавил Александр Олескин в интервью пресс-службе МГУ. В самом деле, можно ожидать, что в будущем будут созданы методы целенаправленных манипуляций с микрофлорой для управления действием газотрансмиттеров на мозг и на организм в целом.