Глава 2. Двунаправленные оси взаимодействия кишечной микробиоты и различных органов и систем

Н.С. Шаповалова, В.П. Новикова

Двунаправленная коммуникация между головным мозгом и кишечником известна как ось «кишечник — мозг» (ОКМ). ЦНС и ЖКТ взаимодействуют через нейронные, эндокринные и иммунные механизмы. С дисрегуляцией ОКМ связывают множество заболеваний ЖКТ и ЦНС: функциональные гастроинтестинальные расстройства (ФГИР), ВЗК, спектр ментальных и психических расстройств, аутизм, мигрень, ожирение и др. Недавно в качестве существенного фактора ОКМ стали рассматривать микробиоту кишечника, что привело к появлению термина «ось микробиота — кишечник — мозг» [19, 29, 46, 66]. Работой ОКМ объясняют также некоторые особенности эмоционального состояния и поведения человека [16, 66]. Изменения микробиоты кишечника связывают с настроением, депрессивными расстройствами. Появляется все больше данных о том, что микробиота кишечника — это источник ряда нейроактивных и иммунокомпетентных веществ, формирующих структуру и функции областей мозга и участвующих в контроле эмоций, познания и физической активности. Большинство заболеваний ЖКТ связаны с измененной передачей в ОКМ, на которую влияют как генетические факторы, так и факторы окружающей среды, прежде всего прием антибиотиков [28]. Когда концепция двунаправленной передачи сигналов между кишечником и мозгом начала развиваться, исследователи предпринимали попытки обнаружить «микробные отпечатки пальцев» в неврологии и психиатрии. Исследования показали, что дисфункция ОКМ может быть вовлечена в этиологию депрессии, тревожности, шизофрении, наркомании, а также нейродегенеративных заболеваний и снижении когнитивных функций [25, 48, 52].

ФГИР широко распространены, поражая около трети населения, этиология этих нарушений не выяснена. Отсутствует понимание конкретных патофизиологических механизмов, отвечающих за формирование ФГИР. Это ограничивает доступные диагностические и лечебные методы, вынуждая опираться на симптоматические инструменты в критериях диагностики и последующей терапии. К факторам, влияющим на патогенез ФГИР, относят: нарушение моторики, висцеральную гиперчувствительность, минимальные воспалительные изменения в слизистой оболочке кишечника и иммунной функции, нарушение микробиоты кишечника и работы ЦНС — все они связаны с новой концепцией ОКМ. Фенотип ФГИР определяется результатом измененная передачи нервных и биохимических сигналов по ОКМ, механизмы которой контролируются генетическими и средовыми факторами [17].

Коммуникация оси «кишечник — мозг»

Коммуникация осуществляется посредством путей вовлекающих:

• энтеральную нервную систему (ЭНС);
• вегетативную нервную систему;
• центральную нервную систему;
• эндокринную систему;
• гипоталамо-гипофизарную-надпочечниковую систему — нейроэндокринный сигнальный путь;
• метаболический путь.

Данные пути высокоинтегрированы, нейрогуморальная регуляция представлена на рис. 2.1 [27].

Рис. 2.1. Ось «кишечник — мозг» [27]

ЭНС также называют «вторым мозгом», поскольку она способна функционировать без посредничества вегетативной нервной системы. 10⁸ нейронов распределены в двух нервных сплетениях, из которых состоит ЭНС: Ауэрбахова сплетения (plexus myentericus) — межмышечного нервного сплетения, контролирующего перестальтику, и Мейсснерова (plexus submucosus) — подслизистого нервного сплетения, отвечающего за секрецию и абсорбцию. ЭНС регулируется вегетативной нервной системой (как ее непосредственная часть) и ЦНС. В ЦНС за ОКМ ответственна лимбическая система, которая, получив сигналы от ЭНС и вегетативной нервной системы, передает импульс уже корковым областям.

Лимбическая система состоит из миндалины, гипоталамуса, также известного как «висцеральный мозг», медиального таламуса и передней поясной извилины коры; отвечает за регуляцию ОКМ. поведение, эмоции, возбуждение, память, мотивацию и реакцию на стресс. Существуют два пути, участвующих в обработке данных при формировании эмоциональных реакций:

• прямой путь, который обрабатывает грубую информацию, называется таламо-оливарный. Он в основном отвечает за быструю, безусловную реакцию страха без вмешательства коры;
• таламо-кортико-оливарный путь позволяет получить более медленную, обусловленную реакцию за счет более сложной обработки эмоциональных стимулов.

Современные теории эмоций сходятся вокруг ключевой роли миндалины как центральной подкорковой эмоциональной структуры мозга, которая постоянно оценивает и интегрирует разнообразную сенсорную информацию из окружающей среды и присваивает ей соответствующие значения эмоциональных измерений, таких как валентность, интенсивность и доступность. Миндалевидное тело участвует в регуляции вегетативных и эндокринных функций, принятии решений и адаптации инстинктивного и мотивационного поведения к изменениям в окружающей среде посредством неявного ассоциативного обучения, изменений краткосрочной и долгосрочной синаптической пластичности и активации реакции «бей или беги» через эфферентные проекции от центрального ядра к кортикальным и подкорковым структурам [27].