Психобиотики включают полезные бактерии (пробиотики) и факторы, поддерживающие жизнь бактерий (пребиотики), которые в комплексе влияют на взаимоотношения бактерий и мозга. Психобиотики оказывают анксиолитическое и антидепрессивное действие, характеризующееся изменениями эмоциональных, когнитивных, системных и нервных показателей. Бактериально-мозговые каналы связи, через которые психобиотики оказывают воздействие, включают кишечную нервную систему и иммунную систему.
Микробиом кишечника включает все микроорганизмы и их геномы, населяющие кишечный тракт. Одно из исследований показало, что мыши, выращенные в стерильной среде и, следовательно, испытывающие недостаток местных бактерий, демонстрировали чрезмерные физиологические реакции на стресс по сравнению с нормальным контролем. Аномальные реакции были обратимыми после пробиотической бактериальной реколонизации. Это открытие выявило причастность микробиома к развитию оси гипоталамус — гипофиз — надпочечник. С тех пор выявлено, что кишечные бактерии участвуют в регуляции разнообразных и важных физиологических процессов, включая иммуномодуляцию, ожирение и энергетический баланс, а также электрофизиологическую активность кишечной нервной системы.
Экспериментальное подтверждение влияния психобиотиков
| № | Патология | Индукция | Психобиотики | Эффект |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Болезнь Альцгеймера | β1–42-Амилоид-индуцированная нейротоксичность | Пребиотик, олигосахарид хитозана |
↑ Когнитивная функция (водный лабиринт Морриса) ↓ Провоспалительные цитокины (фактор некроза опухоли-α, ИЛ-1β) |
| 2 | Боковой амиотрофический склероз | Высокий уровень мутантного человеческого гена SOD1G93A | Пребиотик, галактоолигосахариды |
↓ Гибель моторных нейронов ↓ Мышечная атрофия ↑ Фолаты сыворотки ↑ Витамин B12 ↑ Гомоцистеин |
| 3 | Расстройство аутистического спектра | Материнская иммунная активация | Пробиотик, Bacteroides fragilis |
↑ Кишечная проницаемость ↓ Провоспалительные цитокины (ИЛ-6) ↓ Тревожность (тест в открытом поле) ↑ Общение ↑ Сенсомоторное стробирование (подавление испуга) |
| 4 | Бактериальная инфекция | Колит, вызванный Citrobacter rodentium | Пробиотики: Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus helveticus |
↑ Бактериальная функция кишечника ↓ Смерть, вызванная инфекцией ↓ Потеря массы тела, вызванная инфекцией ↓ Транскрипция провоспалительных цитокинов (фактор некроза опухоли-α и ИФ-γ, ИЛ-17) ↑ Транскрипция противовоспалительных цитокинов (ИЛ-10), нормализация микробиома |
| 5 | Сахарный диабет | Инъекция стрептозотоцина | Пробиотики, Lactobacillus acidophilus + Bifidobacterium lactis + Lactobacillus fermentum |
↓ Глюкоза ↓ Гипергликемия |
| 6 | Гипераммониемия | Инъекция ацетата аммония | Пробиотик Lactobacillus helveticus |
↓ Индуцируемый мозгом синтез оксида азота, простагландина E2 и ИЛ-1β ↓ Аномальный метаболизм серотонина ↓ Тревожность ↑ Когнитивная функция (водный лабиринт Морриса) |
| 7 | Тревога и депрессия | Модель отлучения от матери | Пробиотик Bifidobacterium infantis |
↑ Результаты теста принудительного плавания, ↓ провоспалительного цитокина ИЛ-6, ↑ норадреналина |
| 8 | Поствоспалительная тревога | Липополисахаридная инъекция | Пребиотик Bimuno, галактоолигосахариды |
↓ ИЛ-1β ↓ Кортикальные 5-HT2A-рецепторы |
В рандомизированном двойном слепом исследовании здоровые люди (n=55) потребляли либо смесь пробиотиков (Lactobacillus helveticus и Bifidobacterium longum), либо плацебо в течение 30 дней. Относительно плацебо, у участников, получавших пробиотик, наблюдалось значительное снижение негативных эмоций и свободного кортизола в моче, что свидетельствует о снижении стресса.
Взаимодействие микробиома и мозга
Пробиотики содержат полезные бактерии, такие как лактобациллы и бифидобактерии. Пребиотики (например галактоолигосахариды) поддерживают рост таких бактерий.
Психобиотики усиливают продукцию нейротрансмиттеров в кишечнике, включая дофамин, серотонин, норадреналин и γ-аминомасляную кислоту, которые, вероятно, модулируют нейротрансмиссию в проксимальных синапсах кишечной нервной системы.
Пробиотики и пребиотики увеличивают выработку короткоцепочечных жирных кислот, которые взаимодействуют с энтероэндокринными клетками слизистой оболочки кишечника и катализируют высвобождение гормонов кишечника, таких как холецистокинин, пептид тирозин-тирозин и глюкагоноподобный пептид-1.
Короткоцепочечные жирные кислоты и гормоны кишечника попадают в кровь и могут мигрировать в центральную нервную систему. Барьерная дисфункция усугубляется стрессовым воздействием глюкокортикоидов. Это позволяет бактериям мигрировать в кровоток, непосредственно усиливая воспаление, и это также вызывает синтез провоспалительных цитокинов через иммуногенный ответ. Эти цитокины нарушают целостность гематоэнцефалического барьера и обеспечивают доступ потенциально патогенных или воспалительных элементов. Цитокины могут взаимодействовать с мозгом более непосредственно через недавно обнаруженные центральные лимфатические сосуды. Провоспалительные цитокины также снижают целостность кишечного барьера. Психобиотическое действие восстанавливает барьерную функцию кишечника и снижает циркулирующие концентрации глюкокортикоидов и провоспалительных цитокинов. Оно также увеличивают концентрации противовоспалительных цитокинов, которые улучшают целостность гематоэнцефалического барьера, кишечного барьера и уменьшают общее воспаление.
Практическая значимость
Микробиом кишечника включает все микроорганизмы и их геномы, населяющие кишечный тракт. Он играет ключевую роль в двунаправленной оси кишечник — мозг, которая развивается вследствие ранней колонизации и благодаря которой мозг и кишечник совместно поддерживают здоровье организма. Дополнительно к рассмотренным психобиотикам (пробиотики и пребиотики) следует отнести любое вещество, которое оказывает микробиом-опосредованный психологический эффект. Было показано, что смеси некоторых антибиотиков вызывают нейрохимические и поведенческие изменения посредством воздействия на микробиом.
Действительно, многие вещества могут оказывать вторичные психобиотические эффекты через микробиом наряду с их первичными предполагаемыми эффектами. Помимо медицинских препаратов, микробиом чувствителен к диете и физическим упражнениям, влияющим на настроение и познавательную способность, которые вместе оказывают влияние на активность блуждающего нерва, поэтому имеют общий механизм действия с другими психобиотиками.
- Sarkar A., Lehto SМ., Harty S. et al. (2016) Psychobiotics and the Manipulation of Bacteria–Gut–Brain Signals. Trends Neurosci. Nov; 39(11): 763–781. doi: 10.1016/j.tins.2016.09.002.
Маргарита Марчук
