О том, что между мозгом и желудочно-кишечным трактом существует связь, известно из повседневного опыта: после сытного обеда люди становятся добрее и сонливее, а перед важным публичным выступлением могут испытывать тошноту.
У физиологов существовала стройная картина отношений между этими органами. Считалось, что первую скрипку в них играют клетки, выстилающие внутренность кишечника. Они называются энтероэндокринными. Функция этих клеток — выделять гормоны, которые способствуют пищеварению, а при насыщении подавляют аппетит. Именно на эту цепочку воздействуют современные препараты, предназначенные для подавления аппетита и борьбы с ожирением.
В 2010 году доктор Диего Бохоркес из Новой Каролины рассматривал энтероэндокринные клетки в микроскоп и заметил интересную особенность: у клеток были отростки, напоминающие нейронные синапсы (структуры, с помощью которых клетки нервной системы обмениваются сигналами). Нейрофизиолог подумал, что раз уж энтероэндокринные клетки способны посылать в мозг гормональные «письма», то почему бы им не пользоваться также «телеграммами», передаваемыми с помощью электричества? Для этого они могли бы передать послание нейронам блуждающего нерва, который соединяет кишечник с мозгом.
Работа заняла несколько лет и на прошлой неделе увенчалась статьей, опубликованной в Science. Чтобы доказать свою гипотезу, исследователи ввели в кишечник мышей флюоресцентный вирус бешенства. Этот вирус распространяется через нейронные синапсы, так что оставалось лишь дождаться того, как флюоресцентное окрашивание проявится в клетках нервной системы. Так и произошло: первыми окрасились нейроны блуждающего нерва.
Далее исследователи показали, как энтероэндокринные клетки и нейроны способны находить друг друга на чашках Петри и устанавливать контакт через синапсы. Наконец, выяснилось, что клетки кишечника производят глутаминовую кислоту — нейротрансмиттер, участвующий в восприятии запахов и вкусов. Когда это вещество появляется в синапсе, нейроны блуждающего нерва реагируют мгновенно — за одну десятую секунды. Именно такой была скорость реакции нейронов, когда ученые добавляли в среду сахарный раствор, присутствие которого чувствовали энтероэндокринные клетки.
Этот результат мог бы объяснить низкую эффективность традиционных препаратов для похудения. Все они были нацелены на гормональную систему регуляции аппетита. Оказалось, однако, что у души и чрева всегда был тайный и сверхбыстрый канал связи, о котором исследователи и не подозревали. Эволюционное преимущество такого канала совершенно очевидно: при отравлении, к примеру, организм должен отреагировать как можно быстрее, чтобы избавиться от нежелательных веществ в пищеварительной системе. Этот механизм может быть весьма древним: известно, что чувствительные клетки кишечника есть у одного из древнейших существ на планете, трихоплакса, близкие родственники которого жили еще в докембрийское время.
Тем временем другая группа исследователей занималась еще одним возможным способом взаимодействия пищеварения и сознания. Кроме энтероэндокринных клеток, в кишечнике человека есть еще и сто миллионов самых настоящих нейронов. Нейробиологи из Нью Йорка стимулировали эти нейроны из кишечника мышей лазером. В ответ на это в мозгу грызунов повышался уровень допамина —«гормона поощрения», — и, вполне ожидаемо, мыши делали все от них зависящее, чтобы продлить удовольствие.
Таким образом, оказалось, что «система вознаграждения», которая мотивирует нас совершать поступки, приносящие удовольствие, не ограничивается мозгом. Важную ее часть составляют клетки кишечного эпителия, дирижирующие сложными взаимоотношениями между чувством насыщения, аппетитом и нашим неповторимым «я», которое зачем-то шарит в холодильнике под покровом ночной темноты. Понимание всех этих взаимоотношений открывают дорогу к созданию новых препаратов, которые будут эффективно регулировать аппетит и лечить расстройства пищевого поведения.