Pred kratkim je revija Nature objavila še en članek, ki za mikrobe - prebivalce našega črevesja, očita številne človeške bolezni, tudi duševne. Že pol stoletja preučevanja črevesnih bakterij znanstveniki niso mogli ugotoviti, kaj prinašajo več - korist ali škodo. Vendar smo uspeli zagotoviti, da lahko med drugim mikrobi povzročijo spremembe v človekovem vedenju in duševnem zdravju. Njihove signale iz mikrobnega jezika prevedemo v človeški jezik in bralca povabimo, naj sam presodi, ali so bakterije prijatelji ali sovražniki (vendar ne obljubljamo, da ne bodo vplivali na njegovo mnenje).
O mikrobih in ljudeh
Se spomnite sovjetske risanke o losu, na čigar rogovih so se vozile gozdne živali in tam naredile hišo? Naše telo je isti lok za trilijone enoceličnih organizmov (večina bakterij), ki jih skupaj imenujemo mikrobi, mikroflora ali mikrobiota. Lahko celo rečete, da smo mi in naši mikrobi en metaorganizem, ki ga je treba obravnavati kot celoto, saj ni ljudi brez mikrobov.
Ljudje in mikrobi so se združili v imenu najdragocenejšega, kar živi organizem - hrane. Ljudje ga vemo, kako ga dobiti, mikrobi pa ga lahko prebavijo. Za mirno sobivanje pa morajo izpolniti pakt o nenapadanju. Zato bakterije z delovanjem na kopičenje imunskih celic v črevesni steni blažijo možen imunski odziv. Če se to ne zgodi, na primer zaradi pomanjkanja bakterij, imuniteta osebe postane bolj agresivna. Verjetno je prav zaradi tega pri otrocih, ki odraščajo v razmerah nizke vsebnosti bakterij (čisti, iz stika z materjo in njenim mlekom), pogosteje razvite alergije in avtoimunske bolezni. Mikrobi namreč ne uničijo črevesne stene. Vendar ostanejo mirni sosedje le, dokler ne prodrejo v človeško telo. Tam povzročijo močno vnetje,s katerimi se ni enostavno spoprijeti.
Poleg tega mikrobi zahtevajo zaščito svojih interesov. Na primer, zanje je pomembno, da redno dobivajo hrano in da jim črevesna stena ne poškoduje. Da bi to naredili, sproščajo signalne molekule, ki uravnavajo aktivnost okoliških gostiteljskih celic, na primer absorpcijo ali izločanje encimov ali celo odlaganje maščobe (ja, obstajajo dokazi, da je debelost povezana z neravnovesjem v črevesni mikrobioti). In končno, takšno sobivanje včasih privede do čudnih učinkov. Na primer, mikrobi lahko zaužijejo ali spremenijo zdravila, ki jih jemlje gostitelj, kar včasih znatno zmanjša učinkovitost zdravljenja. Lahko pa izločijo svojo DNA (kot del izmenjave genov z drugimi bakterijami), ki jo lahko absorbirajo okoliška gostiteljska tkiva. Zaenkrat še ni nedvoumnih dokazov, da bakterijski geni delujejo v celicah črevesne stene. Vendar so podobni primeri znani pri žuželkah in črvih. In v človeškem genomu so našli nekaj sekvenc, ki so sumljivo podobne bakterijskim. Verjetno je med nami in našimi mikro prebivalci malo več skupnega, kot se zdi na prvi pogled.
Kaj mikrobi počnejo v človeškem telesu? Ilustracija: Mihail Fomin, Podstrešje.
Po eni strani se izkaže, da je nevarnost vedno blizu. Po drugi strani se ga je nemogoče znebiti, saj odsotnost mikrobov postane še hujše posledice kot njihova prisotnost. Torej, na primer, v skladu s "higiensko hipotezo" pretirano prizadevanje za čistočo in higieno škoduje zdravju, zgodnji stik otroka z bakterijami in alergeni pa nasprotno krepi imunski sistem. Še vedno pa se objavljajo članki, katerih avtorji mikrobe obravnavajo kot parazite, ki človeka uporabljajo za lastne potrebe. In tu vpliv mikrobiote na človeški živčni sistem postane močan argument.
Promocijski video:
Pot do možganov skozi želodec
Zdelo bi se, kje so možgani in kje želodec? Kljub temu je prva stvar, ki jo mora telo preživeti, hrana, kar pomeni, da morajo možgani jasno razumeti, ali je tam, kaj se dogaja z njim in ali prebavni sistem dobro deluje. Posebej za to so celice enterokromafina nameščene v črevesni steni - mikroglavice, ki izločajo številne regulativne snovi. Nekatere delujejo na bližnjih celicah, spodbudijo ali upočasnijo prebavo. Drugi aktivirajo nevrone v črevesni steni, zlasti na koncu vagusnega živca, ki gre neposredno v možgane. Poleg tega se pod površino črevesa nahajajo boleči konci, ki se odzivajo tudi na snovi, ki jih izločajo celice enterokromafina in lahko signalizirajo, da je telo pojedlo nekaj narobe. Končno je črevesna stena poseljena z imunskimi celicami oz.občutljiv na prodorne snovi. Ko odkrijejo sovražnika, te celice sprožijo vnetje, medtem ko se sprostijo snovi, ki delujejo na živčne končiče in vstopijo v krvni obtok. Tako lahko stres preide iz lokalnega v svetovni.
Seveda se informacije o aktivnosti bakterij hitro pojavijo tudi v možganih. Prvič, "mirni" mikrobi spodbujajo prebavo in veliko živil, ki jih prebavijo ali sintetizirajo, vstopijo v krvni obtok. Na primer, kratkoročne maščobne kisline (z razgradnjo katerih dobimo 5-10% naše dnevne energije). Možganske celice imajo receptorje, ki jih ujamejo in signalizirajo občutek sitosti. Poleg tega se možgani bolje razvijajo z energijskimi viri. Shizofrenija in bipolarna motnja sta pogostejša pri otrocih, ki so v maternici podhranjeni. Povečanje količine kratkoverižnih maščobnih kislin v krvi nasprotno spodbuja učenje in spomin.
Drugič, bakterije aktivno komunicirajo s črevesno steno (in prek nje - z možgani gostitelja), sproščajo snovi, ki delujejo na celice enterokromafina. Zanimivo je, da so signalne snovi bakterije preprosto neposredni analogi naših lastnih hormonov in nevrotransmiterjev: izkazalo se je, da črevesna mikroflora lahko proizvaja norepinefrin, dopamin, serotonin, testosteron, histamin, pa tudi nevrotransmiter gama-amino-maslačno kislino in beljakovine - regulatorje apetita (npr. grelin in leptin). Poleg tega lahko nekatere bakterije izločajo benzodiazepine - snovi, ki imajo pomirjujoč učinek (med svojci, na primer, znameniti pomirjevalec fenazepam). Znanstveniki verjamejo, da so vse te signalne molekule zelo starodavne in so jih bakterije v teh dneh uporabljale za medsebojno komunikacijo.ko so se večcelični organizmi šele razvijali. To pomeni, da črevesna mikroflora deluje kot dodatno železo v človeškem telesu.
Ilustracija: Mihail Fomin, Podstrešje.
Kaj torej hočejo mikrobi?
V prvem približku motivacija mikrobov ni težavna: želijo hrano. Če zanje ni dovolj hranilnih snovi, potem lahko izločijo snovi, ki v črevesni steni spodbujajo boleče konca. Obstaja celo zastrašujoča hipoteza, da kolike pri dojenčkih povzročajo tudi bakterije: bolečina povzroči, da telo preusmeri notranje vire energije na črevesno območje, jok (ki ga povzroči delovanje mikrobov na možgane) pa privabi starše, ki poskušajo dohraniti otroka, da bi ga pomirili.
Če je lastnik dovolj star, potem je mogoče uravnavati proizvodnjo hrane neposredno preko njegovega živčnega sistema. Na primer z dovolj hrane nekateri naši koristni sosedi sintetizirajo esencialno aminokislino triptofan, ki je osnova za proizvodnjo serotonina v telesu, tako imenovanega "hormona sreče". Serotonin pa uravnava delovanje živčnega sistema, kar povzroča občutke sitosti, mirnosti in veselja. S pomanjkanjem hrane lahko mikrobni hormoni in nevrotransmiter preusmerijo vedenje v tesnobo in raziskovalno vedenje. V znamenitem poskusu so znanstveniki presadili mikrofloro iz linije miši s povečano anksioznostjo v običajne miši, povečala pa se je tudi njihova stopnja tesnobe. Značilnosti mikrobiote so bile ugotovljene tudi pri ljudeh z vedenjskimi motnjami, kot so tisti, ki trpijo za depresijo, shizofrenijo in anoreksijo. Znanstveniki verjamejo, da so lahko neravnovesja nevrotransmiterjev, ki jih povzročajo črevesne bakterije, vzrok za te motnje.
Poleg tega pa mikrobi hrepenijo po svoji najljubši hrani. Mikrobioto sestavlja veliko vrst bakterij, ki se razlikujejo po svojih prehranskih željah. In vsaka vrsta bakterij skuša na telo gostitelja delovati tako, da pogosto poje natančno njihove najljubše snovi. Verjetno se zato sestava črevesne mikroflore razlikuje tudi pri ljudeh, ki se držijo različnih prehranskih režimov: prevladujoči mikrobi povzročajo hrepenenje po različnih vrstah hrane. To lahko dosežejo na primer s prerazporeditvijo okusnih brstov. Znano je, da se občutek okusa lahko spremeni med operacijami na črevesju, med katerimi se mikrobna sestava neizogibno spreminja. Toda tudi pri tistih, ki se ravnajo po isti dieti, lahko bakterije povzročijo premike v prehranskih željah. Znanstveniki so primerjali vsebnost bakterijskih snovi v urinu sladkarij in ljudi, ki so do sladkarij ravnodušni oz.ki so kljub temu jedli isto. Izkazalo se je, da so te snovi v urinu različne! Izkazalo se je, da je lahko hrepenenje po sladkorju last mikroflore in ne njenega lastnika. Če se vam torej zdi, da ste patološko zaljubljeni v čokolado, potem je možno, da jo vaši mikrobi dejansko obožujejo.
Končno želijo mikrobi potovati, vstopati v druge organizme in izmenjevati gene z oddaljenimi sorodniki, ki živijo z drugimi gostitelji. Zato bi bilo zanje koristno, če bi povečali socialno osebo. Dejansko je bilo ugotovljeno, da imajo miši, vzgojene v okolju brez kalčka, vedenjske vzorce, podobne vzorcem avtističnih ljudi, ker ne prejmejo notranjega druženja. Prav tako so znanstveniki ugotovili razlike v mikrobioti otrok z motnjami avtističnega spektra pri zdravih otrocih. Vendar večina avtističnih otrok omeji svojo prehrano na majhen nabor hrane. Menijo, da je to posledica neravnovesja njihove mikroflore: nekaterih mikrobov je veliko, drugih skoraj nobenega, zato so okusne preference močno pristranske in premalo klicev po družbenosti od bakterij.
Nalezljiv apetit
Tako so lahko številne vedenjske lastnosti ali motnje bakterijske narave. To vodi do dveh zaključkov, ki verjetno vplivata na medicino prihodnosti.
1) Vedenjske lastnosti lahko prenesejo mikrobi.
To podpira eksperiment z miši, v katerem je s presaditvijo mikroflore njihovo vedenje spremenilo v bolj alarmantno. Poleg tega so znanstveniki izračunali, da ljudje z bližnjimi znanci, ki so debeli, povečajo tveganje za razvoj istega simptoma. Možno je, da se nagnjenost k debelosti lahko prenaša tudi skupaj z mikrobi, čeprav to še ni neposredno dokazano. Nazadnje obstaja hipoteza, da so okusne preference (ki se, kot že vemo, lahko spreminjajo tudi pod vplivom bakterij) pri članih iste družine bližje kot pri neznanih ljudeh. To verjetno omogoča razkritje "skrivnosti materinega borschta" - hrana, pripravljena doma, se morda zdi okusnejša od drugih, ne le zato, ker se človek navadi že od otroštva, ampak tudi zato, ker imajo njegovi svojci najbližjo sestavo bakterij,ki potrebujejo enaka hranila.
2) Vedenjske značilnosti lahko zdravimo z mikrobi.
Zdi se, da je vse več bolezni povezano z razlikami v mikrobioti črevesja. Na primer, pred kratkim so znanstveniki v 100% primerov lahko ločili med ljudmi, ki trpijo za depresijo, in zdravimi ljudmi samo z analizo blata. In ko postane vzrok znan, se odpirajo priložnosti za zdravljenje. In kljub dejstvu, da splošno dostopna mikrobna terapija še ni bila razvita, izolirane študije kažejo neverjetne rezultate. Tako depresijo bi lahko na primer uspešneje pozdravili, če bi antidepresive kombinirali z antibiotiki (uničili odvečne črevesne prebivalce). In fekalne presaditve (zapleteni postopki, pri katerih se zdravi ljudje odstranijo bakterije iz blata, jih zložijo v kapsule in jih hranijo bolniki z njimi) zmanjšajo resnost simptomov avtizma pri ljudeh. Končno je tudi preprečevanje mikrobov obrodilo sadove: med skupino otrok oz.ki so se redno hranili s probiotiki (to je skupek mikrobov iz »normalne« mikroflore), nihče ni razvil niti Aspergerjevega sindroma niti hiperaktivnosti zaradi pomanjkanja pozornosti, medtem ko je v kontrolni skupini 17% otrok odraščalo z eno od teh vedenjskih nepravilnosti.
***
Zadnje novice iz življenja naših črevesnih sosedov nas nagovarjajo k ponovnemu premisleku o življenju. Velik del tistega, kar je prej veljalo za neodtujljivo (in včasih neozdravljivo) lastnost človeškega telesa, se izkaže, da je posledica neravnovesja mikrobov. Nehote se sprašujete: kje je resnična oseba, ki ni podvržena tem mikroskopskim manipulatorjem? Medtem znanstveniki iščejo način, kako bi se z njimi pogajali, priporočljivo je, da ne panirate in ne pijete kefirja: študije so pokazale, da mlečnokislinske bakterije ne samo izboljšajo prebavo, temveč tudi razveselijo in postane bolj zabavno čakati na naslednja odkritja.