Под властью симбионта, но не Венома: как кишечная микробиота влияет на интеллект, вызывает болезни и лечит от депрессии

Сюжет «Венома» на минималках ежедневно реализуется внутри любого человеческого организма.

30 сентября на российские киноэкраны выходит «Веном 2» — продолжение истории журналиста Эдди Брока, который стал единым целым с инопланетным симбиотом Веномом и обрёл суперспособности. В реальной жизни с похожими «симбиотами» встречается каждый человек, даже не замечая этого. Речь о кишечной микробиоте — полноценном мире, существующем внутри человека.

Деятельность кишечных симбионтов выходит за пределы их дислокации. Они способны защитить человека от какой-либо болезни или, напротив, спровоцировать её. Отдельные бактерии регулируют настроение человека, усиливают или ослабляют депрессию. Другие же симбионты могут, как марвеловский Веном, управлять поведением «носителя».

Родина Венома и других симбиотов из вселенной Марвел — планета Клинтар. Они обладают разумом, но практически не могут жить не в симбиозе с другими существами, и почти всегда это — люди. Судьба Венома была непростой — первым его владельцем был злодей, использовавший симбиота для геноцида его планеты и сделавший его жестоким и безжалостным.

Сменив ещё несколько владельцев, симбиот прибился к Питеру Паркеру, но тот вскоре избавился от нежелательного гостя. В комиксах Паркер разрушил карьеру репортёра Эдди Брока, разоблачив обман в одной из его статей, и симбиот решил, что тот станет хорошим кандидатом для заселения (в фильме об этом не упоминается, а сценаристы немного изменили историю Брока).

Симбиот, вселившись в тело Брока, придал ему нечеловеческие способности. Вместе они создали организм, ставший известным как Веном. После победы над главой биоинженерной компании «Фонд жизни» Карлтоном Дрейком, желавшим ассимилировать Землю при помощи других симбиотов, Эдди Брок договорился с Веномом, что отныне тот может убивать только злодеев.

Ближайший реальный аналог марвеловских симбиотов — это симбионты, организмы, устанавливающие между собой взаимовыгодные отношения. Они населяют тела животных и человека, в первую очередь желудочно-кишечный тракт. Иногда они причиняют «сожителю» неприятности, но чаще эффект от них всё же положительный. Симбионты укрепляют иммунитет, улучшают пищеварение и влияют на поведение хозяина, как в «Веноме».

Симбиотические отношения в природе встречается повсюду. Симбиотические цианобактерии составляют до 30% массы тела водных губок и поставляют им до 80% всего питания. Эндемичные губки озера Байкал, которым приписывают поддержку чистоты его воды, живут в симбиозе с микроводорослями, обеспечивающими им ярко-зелёную окраску. Черви из рода Riftya не способны прожить без эндосимбиотических бактерий, окисляющих для них сероводород.

На корнях бобовых растений есть небольшие клубеньки, где располагаются бактерии порядка Rhizobiales, ассимилирующие азот. Растения же поддерживают их энергетическим субстратом. Такой симбиоз давно используется в сельском хозяйстве, где бобовые считаются хорошими предшественниками для многих культур — после них в почве остаётся немало азота, что позволяет экономить на удобрениях.

В кишечнике жвачных животных есть особые микробы-симбионты, перерабатывающие целлюлозу растений в глюкозу. У отдельных морских животных есть светящиеся бактерии-симбионты, обитающие в специальных железах. Они выступают в роли «фар» для симбионта, облегчая ему поиск жертвы или партнёра для спаривания.

Классический пример симбионтов человека — кишечная микробиома, обеспечивающая нормальное пищеварение и прочие физиологические процессы и представленная бифидобактериями. У взрослого человека они составляют половину всей кишечной микробиоты, а у младенца — почти 99%. Средний вес кишечных симбионтов взрослого человека равен трём-четырём килограммам.

В кишечнике соотношение микробиом к клеткам составляет 3:1, а по другим данным, 1:1. Геном симбионтов кишечника в 100 раз разнообразнее человеческого генома.

Среди людей бытует представление, что бактерии — это обязательно нечто болезнетворное и опасное, но многие бактерии внутри кишечника могут принести пользу, а некоторые одновременно и опасны, и полезны. Классический пример — бактерии Helicobacter pylori провоцируют появление язв ЖКТ, но в то же время помогают в регуляции аппетита.

Симбионты окружают человека до его рождения. Учёные из Корнелльского университета выяснили, что у беременных состав кишечной микрофлоры меняется так, что организм становится менее чувствителен к инсулину и легче накапливает жир. В таких условиях плод развивается лучше всего.

Стабильный состав микробиоты в теле человека формируется в возрасте от полугода до трёх лет. Она меняется под влиянием возраста, переездов, пищевых предпочтений, употребления антибиотиков. Среди разных популяций в области микробиоты тоже встречается своя специфика.

Самые «стойкие» симбионты человека обитают в тонком кишечнике. Там немало агрессивных веществ вроде соляной кислоты, и в таких условиях могут жить далеко не все бактерии. Они постоянно должны бороться с организмом за еду, ведь в тонком кишечнике ещё идёт поглощение питательных веществ. Более пригодное место для симбионтов — толстый кишечник, где полезных бактерий обитает намного больше, а видовой состав их куда разнообразнее.

Бактерии укрепляют и иммунную систему человека, 70-80% которой размещено в кишечнике. При попадании микробов в организм она определяет, патогенны ли они или нет, и в зависимости от этого подавляет их или оставляет в покое. Так иммунная система поддерживает разнообразие симбионтов, а те поддерживают иммунитет в тонусе и не дают ему ослабнуть.

Исследования на мышах показали, что кишечные симбионты влияют на усвоение энергии из еды и её расход, что отображается на массе тела животного. Предположительно, нечто подобное встречается и в организме человека. Возможно, когда учёные подробнее изучат этот вопрос, с помощью манипуляций с кишечной микробиотой удастся вести борьбу против лишнего веса.

В кишечнике человека живут бактерии, поставляющие организму нужные витамины. Один из них, витамин K, нужен для свёртывания крови, и он больше никак не синтезируется организмом. В конце 1990-х шведские учёные выяснили, что бактерия, вызывающая язву желудка — тоже симбионт. Она обитает в организмах даже здоровых людей и вырабатывает антибиотик, защищающий человека от сальмонеллёза. Иногда эта бактерия в силу каких-то причин изъязвляет стенки желудка человека.

Существуют современные исследования о влиянии симбионтов кишечника на интеллект и работу мозга, но вопрос стали изучать куда раньше. В 19 веке русский биолог Илья Мечников предположил, что микробиота ЖКТ влияет не только на физическое, но и на духовное состояние человека. Ныне этим вопросом активно занимаются учёные всего мира, и один из них — профессор анатомии и нейробиологии в Университетском колледже Корка Джон Крайан.

Опыты он основывал на предыдущем открытии японских учёных, установивших, что мыши, выращенные без кишечных симбионтов, сильнее реагировали на стресс и выделяли больше гормонов, чем особи с микрофлорой. При скармливании первой группе мышей бактерий Bifidobacterium infantis их реакция на стресс стала равномернее. Крайан продолжил эти опыты.

Позже Крайан увлёкся изучением влияния симбионтов на мозг людей. В 2012 году он выпустил статью в журнале Nature. В ней говорится, как он изучал около 200 пожилых людей в течение пары лет, когда они меняли привычную обстановку — например, перебирались в дом престарелых — и начинали питаться по-другому.

У наблюдаемых изменялся набор симбионтов, и Крайан установил, что не только иммунитет, но и умственные способности его подопечных коррелируют с микробиотой. Учёные по бактериальному набору понимали, где находится человек — в своей квартире или в доме престарелых.

Кишечные сапрофиты продуцируют серотонин, глутаминовую кислоту и друге нейромедиаторы. Серотонин отвечает в организме за нормальную моторику и двигательную координацию, адекватное поведение, подавление боли, позитивные эмоции, здоровый полноценный сон.

Глутаминовая кислота, тоже вырабатываемая кишечными симбионтами, задействована в большинстве функций головного мозга, в том числе, отвечает за запоминание и обучение. С нехваткой этой кислоты связывают расстройства поведения, депрессию, тревожность, болезнь Альцгеймера и другие проблемы со здоровьем.

Кишечные симбионты снижают эндогенную интоксикацию организма, за счёт чего повышается порог возбудимости центральной нервной системы. У человека меньше проявляется асоциальное и девиантное поведение, психотип и социализация приходят в норму. Снижается гиперактивность, зато увеличивается обучаемость.

Симбионты кишечника укрепляют его стенки, делая его устойчивее к токсинам. При недостаточном объёме микробиоты в кишечнике нередко начинается воспаление, и доказано, что это провоцирует депрессию. Чем сильнее воспаление, тем она тяжелее.

Специалисты из нью-йоркского Колумбийского университета исследовали кишечных симбионтов у нескольких сотен добровольцев. Одни из них страдали от хронической усталости, другие были здоровы. Оказалось, что у людей из первой группы в кишечной микробиоте находилось сравнительно много бактерий рода Alistipes и Bacteroides, тогда как микробов из родов Faecalibacterium и Bacteroides имелось немного.

В начале 2010-х учёные Кембриджского университета указали на возможную связь симбионтов с развитием болезни Альцгеймера. Масштабное исследование, проведённое в 192 странах, показало, что в странах с неблагополучной санитарной ситуацией кишечная микробиота у местных жителей весьма разнообразна, а болезнь Альцгеймера порой встречается гораздо реже.

В странах, где большая часть населения придерживается «городской системы питания», это заболевание встречается в среднем на 10% чаще, чем в странах, где в городах живёт меньше 10% человек, утверждают исследователи.

Среди российских врачей распространено мнение, что главную опасность для симбионтов человека несут антибиотики. Они эффективно лечат болезни, но при этом, утверждается, уничтожают всю микрофлору человека — и вредную, и полезную. После приёма курса антибиотика из-за этого у пациентов, по мнению слабеет иммунитет и ухудшается пищеварение. Человек становится более подвержен болезням. Такое состояние организма в России часто называют «дисбактериозом».

В это же время за рубежом существует диагноз «синдром избыточного бактериального роста» в тонкой кишке (СИБР). При этом состоянии в тонкой кишке увеличивается количество бактерий в тонкой кишке. Они могут наносить вред, питаясь нутриентами, необходимыми для поддержания здоровья, и выпускает токсины. Это приводит к нарушению всасывания и недоеданию.

Пациенты с СИБР часто испытывают дефицит витаминов A, D, E и других, а также кальций и железо. Бактерии могут также красть белок до его поглощения, что приводит к дефициту белка. Это приводит к нарушению всасывания и недоеданию. Пациенты с СИБР часто испытывают дефицит витаминов A, D, E, В12, B9 (фолат), кальций и железо. Бактерии могут также красть белок до его поглощения, что приводит к дефициту белка.

Реальных симбионтов от симбиота-Венома отличает не только способность наделять носителя огромной силой, но и возможность видоизменять биохимию человека. В комиксах инопланетное существо воспользовалось этой способностью, чтобы убедить своего носителя Эдди Брока, что он болен раком. Это вынудило репортёра не отказываться от симбиота и свыкнуться с ним.

Впоследствии манипуляции с организмом Брока привели к тому, что он действительно заболел раком. После, в попытке избавиться от Венома и загладить вину за свои ошибки, бывший репортёр продал существо на аукционе, пожертвовал деньги в фонд помощи больным с раком и решил покончить с собой. А симбиот нашёл себе нового носителя.

Статья создана участником Лиги авторов. О том, как она работает и как туда вступить, рассказано в этом материале.

#наука #кино #лонгриды #лигаавторов