Cóż, może nie do końca.
Zabrzmi to nieprawdopodobnie, ale mamy coraz więcej dowodów na to, że chór mikrobów ma coś do powiedzenia w kwestii tego, kim się stajemy i jak się czujemy. Ale jak drobnoustroje mogą wpływać na nasze zachowanie? Okazuje się, że nie chodzi tu o kilka zaledwie mechanizmów – jest ich tyle, że ledwo mieszczą nam się w głowie.
Zasiadające na swoim jelitowym tronie mikroby nie tylko wpływają na to, jak trawimy pokarmy, wchłaniamy leki i produkujemy hormony, ale też wchodzą w interakcje z naszym układem odpornościowym, oddziałując na mózg. Suma rozmaitych interakcji zachodzących między drobnoustrojami a mózgiem nosi nazwę osi mikrobiota-mózg. Jej zrozumienie może mieć daleko idące konsekwencje dla naszego pojmowania zaburzeń psychiatrycznych oraz działania układu nerwowego.
Szczepionka na stres i depresję
Na przykład wiemy dzisiaj, że przy depresji zachodzi reakcja zapalna, a dobroczynne bakterie jelitowe wytwarzają krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe w rodzaju maślanów, które wspomagają odżywianie komórek błony śluzowej jelita w celu redukcji stanu zapalnego. Niedawno udało się powiązać mikrobiom z depresją u ludzi – dzięki odkryciu, że bakteria Oscillibacter produkuje substancję chemiczną funkcjonującą jako naturalny środek uspokajający, który imituje działanie neuroprzekaźnika GABA, uspokajając funkcje nerwowe mózgu, co może powodować depresję.
Zdolność bakterii glebowych, takich jak Mycobacterium vaccae, do modulowania ludzkiego układu odpornościowego jest od dawna znana. Niektórzy naukowcy sugerują nawet, że można je wykorzystać do produkcji szczepionki na stres i depresję. Graham Rook z University College London twierdzi, że niewystarczający kontakt z naszymi „dobrymi znajomymi” – drobnoustrojami żyjącymi w glebie, na których działanie byliśmy wystawieni przez całą historię ludzkości, lecz które jest dziś ograniczone ze względu na nadmierne utrzymywanie czystości – może być jedną z przyczyn gwałtownego wzrostu częstotliwości występowania chorób z elementem zapalnym, na przykład cukrzycy, zapalenia stawów albo biegunki.
Lek na autyzm
Co więcej, przy całym wpływie drobnoustrojów na procesy chemiczne zachodzące w naszym ciele mikroby mogą też kształtować nasze mózgi na etapie ich wczesnego rozwoju. Szczególnie interesującym przypadkiem jest tu autyzm. Według niektórych badań dzieci z zaburzeniami należącymi do spektrum autystycznego różnią się od dzieci neurotypowych (często rodzeństwa) pod względem flory bakteryjnej w jelitach. Ale jako że autyzm jest często łączony z zaburzeniami pracy jelit, takimi jak biegunka, które same w sobie zmieniają mikrobiom, ciężko powiedzieć, czy te różnice spowodowane są przez autyzm, czy przez biegunkę.
Sarkis Mazmanian, prawdziwy wizjoner i laureat nagrody Fundacji MacArthurów, wykładający mikrobiologię na California Institute of Technology (lepiej znanym pod nazwą Caltech), zapoczątkował spektakularną metodę leczenia objawów przypominających autyzm u myszy, opartą o mikrobiom. Ale gdzie, moglibyśmy zapytać, znaleźć autystyczne myszy? Mazmanian je tworzy. Aby to osiągnąć, wszczepia ciężarnym myszom dwułańcuchową strukturę RNA, która pod względem chemicznym przypomina DNA, ale pełni inną funkcję w komórce. Z punktu widzenia układu odpornościowego mysiej mamy przypomina to inwazję wirusa. Układ odpornościowy zaczyna pracować pełną parą, podwyższając temperaturę ciała oraz poziom cytokin, a przy okazji zabijając znaczną część normalnej mikroflory bakteryjnej.
Taka mysz rodzi potomstwo, którego układ odpornościowy oraz mikrobiom różni się od normalnych myszy. I okazuje się, że ma też objawy przypominające autyzm u ludzi. Przejawia deficyty poznawcze. Przejawia deficyty społeczne – woli być sama niż w towarzystwie innych myszy. Zachowuje się w sposób powtarzalny, obsesyjnie zagrzebując szklane kulki. I ma zaburzenia natury gastrojelitowej.
Mazmanian odkrył, że niektóre z tych symptomów występują w wyniku działania cząstek zwanych 4-EPS, produkowanych w nadmiarze przez zmieniony mikrobiom. Wstrzykiwanie małym, normalnym myszom 4-EPS odtwarza symptomy przypominające autyzm. Z kolei podawanie im szczepu bakterii probiotycznych z gatunku Bacteroides fragilis niweluje niektóre z tych objawów, wliczając w to zaburzenia gastrojelitowe oraz deficyty poznawcze. Ale zanim zaczniemy szukać w sklepie B. fragilis, pamiętajmy, że szczep bakterii, który przejawia dobroczynne działanie u jednego gatunku, może być śmiercionośnie szkodliwy u innego. Dopóki nie przeprowadzimy prób kontrolnych na ludziach, podawanie probiotyków w leczeniu autyzmu jest przedwczesne – a może nawet szkodliwe.
Ale oczywiście sama idea, że można wyizolować substancje chemiczne odpowiedzialne za konkretną przypadłość – nawet jeśli chodzi o chorobę mózgu – a następnie zidentyfikować bakterie, które wytwarzają lub zwalczają tę substancję, jest bardzo ekscytująca.
Nasi mikroskopijni towarzysze podróży wpływają też na to, co robimy i jak myślimy
Czasami nasze geny determinują, jakie zamieszkują w nas bakterie, a one następnie oddziałują na nasze zachowanie. Dobrze to widać u myszy pozbawionych genu o nazwie Tlr5, co powoduje wzrost temperatury ciała oraz towarzyszącą mu otyłość. Myszy bez Tlr5 zawierają drobnoustroje, które wywołują ciągłe uczucie głodu; przegrzewają się i przybierają na wadze. To, że mamy tu do czynienia z działaniem mikroorganizmów, można udowodnić za pomocą dwóch różnych eksperymentów. W pierwszym z nich przenosimy mikroby myszy pozbawionych Tlr5 do innych, normalnych pod względem genetycznym myszy, które następnie przejawiają wzrost temperatury ciała i tyją. W drugim badaniu wykorzystujemy antybiotyki do zwalczenia drobnoustrojów u myszy pozbawionych Tlr5 i obserwujemy powrót normalnego apetytu. To niesamowite, że niewielka poprawka genetyczna może stworzyć kulturę bakterii jelitowych, które wpływają na zachowanie, oraz że to zachowanie można przenieść do innego brzucha, zmieniając tym samym zachowanie gospodarza, który wcześniej zachowywał się najzupełniej normalnie.
Ale apetyt to niejedyne zachowanie, na które mają wpływ drobnoustroje. Jest nim także lęk. Wymiana mikrobów między dwoma odmiennymi genetycznie rodzajami myszy oddziałuje też na ich zachowanie w testach lękowych. Mniej lękliwe myszy, którym wszczepiono mikroby myszy bardziej nerwowych, same zaczynają przejawiać więcej zachowań lękowych. Z kolei mikroby wywodzące się od mniej lękliwych myszy mają działanie uspokajające na te, które wcześniej przejawiały więcej zachowań lękowych. Sven Pettersson, mikrobiolog w szwedzkim Karolinska Institutet, wpadł na elegancki sposób przetestowania tej reakcji.
Pettersson zaobserwował u myszy pozbawionych mikrobów – tych hodowanych w warunkach laboratoryjnych bez obecności drobnoustrojów – silniejsze zachowania lękowe niż u myszy normalnych. Ale po przeniesieniu do nich normalnych bakterii na wczesnym etapie, kilka dni po urodzeniu, wyrastały, zachowując się w ten sam sposób, co normalne myszy. Z kolei jeśli kolonizacja nastąpiła zaledwie o kilka tygodni później, zachowywały się w sposób lękliwy, jak myszy pozbawione mikrobów. Widzimy więc, że przynajmniej u myszy drobnoustroje oddziałują we wczesnym dzieciństwie, zmieniając ich zachowanie na resztę życia.
Zmianę zachowania tak u myszy, jak i u ludzi powodują też konkretne bakterie probiotyczne. Opublikowano już ponad pięćset artykułów naukowych łączących probiotyki z zachowaniem, zwłaszcza w kontekście lęku oraz depresji. Na przykład probiotyk Lactobacillus helveticus powoduje złagodzenie lęku u myszy, a Lactobacillus reuteri zmniejsza ryzyko wystąpienia infekcji u myszy odczuwających stres. Lactobacillus rhamnosus GG powoduje u myszy zaburzenia obsesyjno-kompulsywne, takie jak zakopywanie szklanych kulek. Wspominaliśmy już we fragmencie poświęconym autyzmowi, że probiotyczne szczepy Bacteroides fragilis eliminują u myszy niektóre cechy charakterystyczne dla autyzmu, w tym deficyty poznawcze i zachowania powtarzalne.
Leczenie myszy to jedno, ale w pewnym momencie czas zacząć leczyć ludzi, do czego dążą nauki biomedyczne. Testy kliniczne pewnych probiotyków zakończyły się sukcesem: należą do nich dostępne w sprzedaży probiotyki VSL#3 oraz LCR35 podawane na zespół jelita drażliwego oraz Bifidobacterium infantis natren na celiakię we wczesnych latach życia. (Zespół jelita drażliwego i celiakia są często łączone z występowaniem silnej depresji. Według niektórych badań nawet 40 procent pacjentów cierpiących na celiakię ma depresję, co wskazuje na powiązania na osi mózgowo-jelitowej). Opublikowano też przynajmniej jeden raport o wykorzystaniu probiotyków w leczeniu zespołu chronicznego zmęczenia.
Mieszanka Lactobacillus helveticus i Bifidobacterium londum poprawia samopoczucie u zdrowych ochotników. I choć badania te wciąż znajdują się we wczesnym stadium, to wyniki wskazujące na psychologiczne konsekwencje zmiany mikrobiomu u ludzi wyglądają bardzo obiecująco. Wiele osób odczuwa zmianę samopoczucia w odpowiedzi na zmianę diety. A skoro zmiana diety zmienia też nasze mikroby, to nie można wykluczyć, że część efektów jest zależna właśnie od drobnoustrojów.
Jeśli mikroby wpływają na zdrowie i umysł, to następne pytanie brzmi: czy można zmienić drobnoustroje tak, aby ulepszyć nas samych?
Fragment pochodzi z książki naukowca Roba Knighta i dziennikarza Brendana Buhlera “Na tropie mikrobiomu“, wydawnictwo Mamania.
