Rozdział 1 Umysł ma naprawdę łączność z ciałem
ROZDZIAŁ 1
Umysł ma naprawdę łączność z ciałem
Kiedy zacząłem studiować medycynę w 1970
roku, lekarze postrzegali ludzki organizm jako skomplikowaną maszynę
złożoną ze skończonej liczby osobnych elementów. Średnio funkcjonuje ona
około siedemdziesięciu pięciu lat, o ile odpowiednio o nią dbamy i zaopatrujemy we właściwe paliwo. Maszyna ta, podobnie jak dobrej jakości
samochód, będzie dobrze się sprawować pod warunkiem, że nie ulegnie
groźnemu wypadkowi, a żadne części nie zużyją się czy nie zepsują. Aby
zapobiec nieoczekiwanym kłopotom, wystarczy wykonywać rutynowe
przeglądy. Z kolei poważne problemy, takie jak infekcja, uraz
powypadkowy czy choroba niedokrwienna serca, da się rozwiązać przy
użyciu instrumentów medycyny zachowawczej i chirurgii.
Niemniej w ciągu ostatnich czterdziestu czy pięćdziesięciu lat nasz stan
zdrowia pogorszył się w całkiem podstawowym sensie i wydaje się, że nie
można już zrozumieć tej sytuacji ani usunąć niedomagań przy użyciu
dotychczasowego modelu. Tego, co się dzieje, nie da się już wyjaśnić na
zasadzie prostego zaburzenia czynności narządu czy genu. Zaczynamy sobie
raczej zdawać sprawę, że złożone mechanizmy regulatorowe, które pomagają
w adaptacji organizmu i mózgu do gwałtownie zachodzących zmian
środowiska, same zaczynają ulegać wpływom zmieniającego się stylu życia.
Mechanizmy te nie funkcjonują w odosobnieniu, lecz jako części pewnej
całości. Regulują nasze spożycie pokarmu, przemianę materii i wagę
ciała, układ odpornościowy oraz rozwój i stan zdrowia mózgu. Zaczynamy
też rozumieć, że istotny składnik tych systemów regulacyjnych stanowią
jelita oraz żyjące w nich drobnoustroje (mikrobiota jelitowa) i cząsteczki sygnałowe, które owe drobnoustroje wytwarzają, korzystając z gigantycznej liczby swych genów (mikrobiomu).
W książce tej przedstawiam nowe, rewolucyjne spojrzenie na wzajemną
komunikację mózgu, jelit i trylionów mikroorganizmów, które w nich
bytują. W szczególności skupiam się na roli, jaką związki te odgrywają w zachowaniu zdrowia samego mózgu oraz jelit. Omawiam negatywne
konsekwencje zaburzeń tej komunikacji dla wspomnianych narządów oraz
proponuję sposoby ponownego nawiązania i usprawnienia komunikacji
mózg-jelita, pozwalające prawdziwie zadbać o nasze zdrowie.
Już podczas studiów nie bardzo mi odpowiadało obowiązujące tradycyjne
podejście. Poznając układy organizmu i mechanizmy powstawania chorób, ze
zdziwieniem zauważałem, jak rzadko wspomina się o mózgu i jego
potencjalnym udziale w takich częstych schorzeniach, jak wrzody żołądka,
nadciśnienie tętnicze czy przewlekłe stany bólowe. Ponadto widywałem w szpitalu licznych pacjentów, u których nawet najbardziej kompleksowe
badania diagnostyczne nie ujawniały przyczyny niedomagań. Dolegliwości
te obejmowały głównie przewlekłe bóle w różnych rejonach ciała: w brzuchu, podbrzuszu, klatce piersiowej. Gdy na trzecim roku studiów
przyszła pora na wybór tematu dysertacji, postanowiłem zająć się
biologicznymi mechanizmami interakcji mózgu z resztą organizmu, mając
nadzieję, że lepiej zrozumiem przebieg wielu powszechnie występujących
chorób. Przez wiele miesięcy zwracałem się do profesorów
reprezentujących rozmaite specjalności. "Panie Mayer - powiedział mi
profesor Karl, jeden z czołowych wykładowców interny na moim
uniwersytecie - wszyscy wiemy, że psychika odgrywa ważną rolę w chorobach przewlekłych. Ale nie ma dziś naukowej metody, która
pozwoliłaby studiować to zjawisko kliniczne, i z pewnością nie ma
możliwości, aby mógł pan napisać całą dysertację na ten temat".
Model choroby uznawany przez tego szacownego profesora i cały system
opieki zdrowotnej znakomicie sprawdzał się w odniesieniu do pewnych
chorób ostrych (czyli takich, które pojawiają się nagle i nie trwają
długo), na przykład infekcji, zawałów serca czy nagłych stanów
chirurgicznych, powiedzmy, zapalenia wyrostka robaczkowego. Powołując
się na te sukcesy, nowoczesna medycyna nabrała pewności siebie. Trudno
było znaleźć chorobę zakaźną, której nie można byłoby wyleczyć coraz
silniej działającymi antybiotykami. Nowo wynalezione techniki
chirurgiczne pozwalały zapobiegać wielu chorobom lub je leczyć. Zepsute
części organizmu można usuwać lub wymieniać na nowe. Trzeba tylko poznać
wszystkie inżynierskie triki, które sprawiają, że poszczególne elementy
tej maszynerii sprawnie funkcjonują. Coraz bardziej uzależniając się od
zaawansowanych technologii, system opieki zdrowotnej nabrał zaraźliwego
optymizmu, że nawet najbardziej złowrogie z chorób przewlekłych, w tym
plaga nowotworów złośliwych, będą mogły zostać w końcu pokonane.
Kiedy prezydent Nixon podpisał w 1971 roku ustawę National Cancer Act,
dotyczącą prowadzenia badań nad zwalczaniem nowotworów, zachodnia
medycyna zyskała jasny sygnał o kierunku rozwoju oraz nową, militarną
metaforę. Rak stał się wrogiem narodowym, a ludzkie ciało polem bitwy.
Na tym polu lekarze stosowali taktykę spalonej ziemi w celu wyrugowania
choroby z organizmu, korzystając z toksycznych chemikaliów, śmiertelnego
promieniowania oraz interwencji chirurgicznych, by ze wzrastającą siłą
przypuszczać ataki na komórki rakowe. Medycyna z powodzeniem stosowała
już tę taktykę w odniesieniu do chorób zakaźnych, rzuciwszy do walki
antybiotyki o szerokim spektrum działania (czyli zabijające lub
okaleczające wiele gatunków bakterii) w celu unicestwienia
drobnoustrojów chorobotwórczych. W obu tych przypadkach - o ile tylko
można osiągnąć ostateczny sukces - ponoszone przy okazji nieuniknione
straty traktowano jako akceptowalne ryzyko.
Ten mechanistyczny i militarystyczny model choroby nadał ton badaniom
medycznym na całe dziesięciolecia. Jeśli tylko możemy naprawić daną
część - myśleliśmy - problem będzie usunięty; nie ma potrzeby dociekać
źródłowej przyczyny. Podejście to doprowadziło do leczenia nadciśnienia
beta-blokerami i antagonistami wapnia w celu hamowania mylnych sygnałów
z mózgu do serca i naczyń krwionośnych oraz do wynalezienia inhibitorów
pompy protonowej, które łagodzą wrzody żołądka i zgagę przez tłumienie
nadmiernego wytwarzania kwasu żołądkowego. Medycyna i nauka nie zwracały
szczególnej uwagi na anomalie czynnościowe mózgu, które były pierwotną
przyczyną tych schorzeń. Jeśli zaś zastosowane metody nie przynosiły
poprawy, uciekano się do jeszcze drastyczniejszych środków. Jeśli
inhibitor pompy protonowej nie zdławił wrzodów, zawsze można przeciąć
nerw błędny - ważną wiązkę włókien nerwowych, które łączą mózg i jelita.
Niewątpliwie część tych metod była nadzwyczaj skuteczna, toteż przez
lata wydawało się, iż środowisko lekarskie i przemysł farmaceutyczny
powinny podążać obranym kursem, pacjentów zaś nie ma co zanadto zamęczać
sprawami związanymi z profilaktyką. A już rozważania nad pierwszoplanową
rolą mózgu i wyrazistych sygnałów, które wysyła on organizmowi w stresie
lub negatywnych stanach psychicznych, wydawały się po prostu do niczego
niepotrzebne. Pierwsze leki na nadciśnienie, chorobę wieńcową czy wrzody
żołądka stopniowo zastępowano coraz efektywniejszymi preparatami i metodami, które ratowały życie, ograniczały cierpienia oraz przysparzały
zysków przemysłowi farmaceutycznemu.
Dziś jednak to stare mechanistyczne podejście zaczyna zawodzić. Maszyny
sprzed czterdziestu lat, na których opierał się tradycyjny model choroby
- samochody, statki, samoloty - nie miały wyrafinowanej elektroniki,
która odgrywa zasadniczą rolę w dzisiejszych urządzeniach tego typu.
Nawet rakiety Apollo zdążające na Księżyc miały na pokładzie tylko
bardzo elementarne komputery, miliony razy słabsze od iPhone'a, a porównywalne raczej do starego kalkulatora z lat osiemdziesiątych! Nic
więc dziwnego, że ówczesny mechanistyczny model choroby nie uwzględniał
mocy przeliczeniowej - inteligencji. Inaczej mówiąc, nie brał pod uwagę
mózgu.
Równolegle do zmian technologicznych zmieniły się również modele, które
stosujemy do konceptualizacji ludzkiego ciała. Moce przeliczeniowe
wzrosły wykładniczo, samochody stały się ruchomymi komputerami, które
odbierają sygnały od podzespołów i regulują ich pracę, a niedługo będą
prowadzić auto bez udziału człowieka. Jednocześnie dawna fascynacja
mechaniką i silnikami ustąpiła nowej fascynacji gromadzeniem i przetwarzaniem informacji. Model mechanistyczny w medycynie okazał się
użyteczny do leczenia pewnych chorób. Jednak w odniesieniu do
przewlekłych schorzeń ciała i mózgu już się nie sprawdza.
Cena za przyjęcie mechanistycznego modelu choroby
Tradycyjny obraz choroby jako awarii pojedynczej części w złożonym
mechanizmie, którą można usunąć dzięki lekom lub interwencji
chirurgicznej, dał impuls do nieustannego rozwoju branży zdrowotnej. Od
1970 roku wydatki per capita na opiekę zdrowotną w Stanach
Zjednoczonych wzrosły o ponad 2000 procent. Na sfinansowanie tego
olbrzymiego przedsięwzięcia idzie niemal 20 procent wszystkich dóbr
wytwarzanych rocznie przez gospodarkę amerykańską.
O ile jednak Światowa Organizacja Zdrowia w doniosłym raporcie z 2000
roku uznała amerykański system opieki zdrowotnej za najdroższy na
świecie, o tyle sklasyfikowała go na rozczarowującym 37. miejscu pod
względem ogólnej wydolności oraz 72. pod względem przeciętnego stanu
zdrowia obywateli w grupie 191 krajów członkowskich objętych badaniem.
Stany Zjednoczone nie wypadły dużo lepiej w nowszym badaniu Funduszu
Międzynarodowego, który uznał amerykański system opieki zdrowotnej za
najdroższy per capita wśród jedenastu krajów zachodnich; niemal
dwukrotnie droższy niż systemy wszystkich innych analizowanych krajów.
Jednocześnie Stany Zjednoczone znalazły się na ostatnim miejscu pod
względem ogólnej wydolności systemu. Dane te są odzwierciedleniem
smutnej prawdy, że pomimo wciąż wzrastających nakładów na rozwiązywanie
problemów zdrowotnych kraju zrobiono bardzo niewielki postęp w leczeniu
przewlekłych stanów bólowych, zaburzeń na linii mózg-jelita, takich jak
zespół jelita drażliwego, czy takich chorób psychicznych, jak depresja
kliniczna, lęk i choroby zwyrodnieniowe układu nerwowego. Czy trudności
te wynikają ze zdezaktualizowanego modelu ludzkiego ciała? Z tak
sformułowaną tezą zgadza się już nie tylko rosnąca rzesza specjalistów
integratywnego podejścia do zdrowia czy medycyny funkcjonalnej, lecz
także tradycyjnie ukształtowanych naukowców. Na horyzoncie widać już
zmiany.
Tajemnicze pogorszenie się naszego zdrowia
Bezradność wobec wielu schorzeń przewlekłych, w tym zespołu jelita
drażliwego, chronicznego bólu i depresji, nie jest jedyną wadą
tradycyjnego modelu medycyny opartego na chorobie. Od lat
siedemdziesiątych jesteśmy świadkami pojawiania się nowych wyzwań
zdrowotnych na skalę społeczną, obejmujących gwałtowny wzrost otyłości i zaburzeń metabolicznych, chorób autoimmunologicznych, takich jak
nieswoiste zapalenie jelit, astmy i alergii, oraz chorób rozwijającego
się lub starzejącego mózgu: autyzmu, choroby Alzheimera i choroby
Parkinsona.
Odsetek osób otyłych w Stanach Zjednoczonych stopniowo wzrastał od 13
procent populacji w 1972 roku do 35 procent w 2012. Dziś 154,7 miliona
dorosłych Amerykanów ma nadwagę lub otyłość, w tym 17 procent dzieci w wieku 2-19 lat, czyli co szóste. Z powodu nadwagi lub otyłości rocznie
umiera co najmniej 2,8 miliona ludzi. Ogólnie nadwadze lub otyłości
można przypisać 44 procent przypadków cukrzycy, 23 procent choroby
niedokrwiennej serca i 7-41 procent różnych nowotworów. Szacuje się, że
jeżeli epidemia otyłości będzie trwać nieposkromiona, to koszty leczenia
z powodu schorzeń z nią powiązanych wzrosną do zawrotnej sumy 620
miliardów dolarów rocznie.
Wciąż zmagamy się ze znalezieniem wyjaśnienia tego nagłego wzrostu
zachorowań na nowe schorzenia i w odniesieniu do większości z nich nie
dysponujemy skutecznymi rozwiązaniami. O ile wzrost długowieczności w Stanach Zjednoczonych odpowiada temu w wielu innych krajach rozwiniętego
świata, o tyle pozostajemy daleko w tyle pod względem sprawności
fizycznej i umysłowej w ostatnich dekadach życia. Ceną, jaką płacimy za
przyrost lat życia, jest jakość tych lat.
Stojące przed nami wyzwania narzucają konieczność takiej aktualizacji
powszechnie obowiązującego modelu ludzkiego organizmu, by z jego pomocą
zrozumieć, jak faktycznie funkcjonuje organizm, jak zachować jego
optymalne działanie oraz jak leczyć go bezpiecznie i skutecznie, gdy coś
szwankuje. Cena trwania przy przestarzałym ujęciu organizmu jest zbyt
wysoka, a szkody nazbyt dotkliwe, byśmy mogli to bagatelizować.
Do dziś w dużym stopniu ignorowaliśmy zasadniczą rolę dwóch najbardziej
złożonych układów w organizmie, które decydują o naszym ogólnym stanie
zdrowia: trzewi (układu pokarmowego) i mózgu (układu nerwowego).
Połączenie między umysłem a ciałem to nie jakiś mit - to biologiczny
fakt oraz ważne ogniwo prowadzące do zrozumienia, czym jest zdrowie
całego organizmu.
Superkomputerowy model układu pokarmowego
Od dziesięcioleci nasze rozumienie układu pokarmowego opierało się na
mechanistycznym modelu całego ciała. Traktował on jelita jako urządzenie
dawnego typu, które działało zgodnie z zasadami XIX-wiecznej maszyny
parowej. Zjadamy, gryziemy i połykamy pokarm, a potem żołądek dokonuje
jego rozkładu, mechanicznie rozdrabniając masę pokarmową z udziałem
skoncentrowanego kwasu solnego. Następnie pozbywa się tej homogenicznej
papki do jelita cienkiego, które wchłania kalorie i składniki odżywcze i przesuwa niestrawione resztki do jelita grubego, zajmującego się ich
wydaleniem. Ta metafora rodem z epoki przemysłowej była łatwa do
uchwycenia i odcisnęła piętno na pokoleniach lekarzy, w tym dzisiejszych
gastroenterologów i chirurgów. Zgodnie z tą wizją wadliwie działające
części przewodu pokarmowego można z łatwością obejść lub usunąć, a także
można radykalnie zmienić jego "styki", by wspomóc spadek wagi ciała.
Nabraliśmy takiej biegłości w wykonywaniu tych interwencji, że można je
robić endoskopowo, bez otwierania jamy brzusznej.
Ale okazuje się, że ten model jest bardzo symplistyczny. Choć w medycynie nadal postrzega się jelita jako w dużym stopniu niezależne od
mózgu, wiemy obecnie, że te dwa narządy są wielorako wzajemnie
powiązane, a obserwacja ta uzewnętrznia się w koncepcji osi jelita-mózg.
Zgodnie z tą koncepcją układ pokarmowy jest tworem dużo bardziej
złożonym i subtelnym oraz ma dużo większy wpływ na różne funkcje w organizmie, niż kiedyś zakładaliśmy. Prowadzone współcześnie badania
wskazują, że jelita, pozostające w ścisłej interakcji z zamieszkującymi
je drobnoustrojami, mogą oddziaływać na nasze emocje tła, wrażliwość na
ból oraz interakcje społeczne, a nawet kierować wieloma z naszych
decyzji - i to nie tylko co do preferencji żywnościowych czy wielkości
posiłku. Dając neurologiczną podbudowę utartym zwrotom o "intuicji
trzewnej" (gut feelings), złożona komunikacja pomiędzy jelitami a mózgiem odgrywa rolę w sytuacjach, gdy podejmujemy jedne z najważniejszych życiowych decyzji.
Związkiem między jelitami a mózgiem powinni się interesować nie tylko
psychologowie; nie ogranicza się on bowiem do "naszej głowy". Powiązanie
to ma charakter materialny w postaci anatomicznych połączeń mózgu z jelitami oraz jest wspomagane przez biologiczne sygnały komunikacyjne
przekazywane z krwiobiegiem. Zanim się w to jednak zagłębimy,
przyjrzyjmy się bliżej temu, co rozumiem pod pojęciem "trzewi" - przewód
pokarmowy, który jest dalece bardziej skomplikowany niż robot kuchenny.
Jelita swoimi zdolnościami przyćmiewają w zasadzie wszystkie narządy, a mogą nawet rywalizować z mózgiem. Są wyposażone we własny układ nerwowy,
tzw. trzewny, który media nazywają często "drugim mózgiem". Na ten drugi
mózg składa się 50-100 milionów komórek nerwowych, czyli tyle, ile
zawiera rdzeń kręgowy.
Zgromadzone w jelitach komórki odpornościowe stanowią najliczebniejszy
składnik układu odpornościowego w organizmie. Innymi słowy, w ścianach
jelit żyje więcej komórek odpornościowych, niż krąży ich w całej krwi i przebywa w szpiku kostnym. Ich zmasowana obecność w miejscu narażonym na
kontakt z mnóstwem potencjalnie zgubnych mikrobów zawartych w zjadanym
przez nas pożywieniu jest zrozumiała. Zlokalizowany w jelitach system
obrony odpornościowej jest zdolny do identyfikacji i zniszczenia
wybranego gatunku niebezpiecznych intruzów bakteryjnych, którzy trafiają
do naszego przewodu pokarmowego, gdy niechcący spożyjemy zakażoną
żywność czy wodę. Co warte podkreślenia, system ten potrafi rozpoznać
niewielką liczbę potencjalnie groźnych bakterii wśród trylionów innych,
pożytecznych drobnoustrojów, które żyją w jelitach, stanowiąc tzw.
mikrobiotę. Dzięki temu możemy w pełnej harmonii współżyć ze swoją
mikrobiotą jelitową.
W błonie jelitowej rozsiana jest też ogromna liczba komórek
wydzielniczych, czyli wyspecjalizowanych komórek, które zawierają do
dwudziestu różnych hormonów i potrafią wydzielać je do krwiobiegu w miarę potrzeby. Gdyby można było zebrać te komórki w jedno skupisko,
byłoby ono większe od wszystkich pozostałych gruczołów wydzielania
wewnętrznego - gonad, tarczycy, przysadki, nadnerczy - razem wziętych.
Jelita są także największym magazynem serotoniny w organizmie.
Przechowywane jest tu 95 procent tej substancji. Serotonina jest
cząsteczką sygnałową, odgrywającą zasadniczą rolę w funkcjonowaniu osi
jelita-mózg. Nie tylko jest niezbędna do wykonywania przez jelita
normalnych czynności, takich jak skoordynowane skurcze, które
przepychają miazgę pokarmową przez przewód pokarmowy, lecz także odgrywa
ważką rolę w takich funkcjach życiowych, jak sen, apetyt, wrażliwość
bólowa, nastrój i ogólne samopoczucie. Ze względu na udział w regulacji
niektórych układów mózgowych cząsteczka ta jest głównym celem działania
dużej grupy antydepresantów, tzw. inhibitorów wychwytu zwrotnego
serotoniny.
Gdyby prawdą było, że jedyną rolą naszych jelit jest kierowanie
trawieniem, czemu miałoby służyć tak nietypowe nagromadzenie w nich
wyspecjalizowanych komórek i układów sygnałowych? Jedną z odpowiedzi na
to pytanie jest w dużym stopniu niepoznana ich cecha: istotna funkcja
jelit jako rozległego narządu zmysłowego, mającego największą
powierzchnię w naszym ciele. Rozciągnięte płasko, jelita mają
powierzchnię boiska do koszykówki, a są naszpikowane tysiącami sensorów
dekodujących gigantyczne zasoby informacji zawartych w formie cząsteczek
sygnałowych w pożywieniu - od smaku słodkiego do gorzkiego, od gorąca do
zimna, od pikantnego po łagodny.
Jelita są połączone z mózgiem grubą wiązką nerwów, która przewodzi
informacje w obie strony, oraz kanałami komunikacyjnymi korzystającymi z krwiobiegu: wytwarzane w jelitach hormony i zapalne cząsteczki
sygnalizacyjne składają meldunki do mózgu, a hormony wytwarzane w mózgu
stanowią wiadomości dla różnych komórek w jelitach, takich jak mięśnie
gładkie, nerwy i komórki odpornościowe, pod wpływem których komórki te
zmieniają swoją czynność. Wiele z docierających do mózgu sygnałów
jelitowych oprócz tego, że powoduje powstanie doznań związanych z rejonem trzewnym, takich jak wrażenie pełności po posiłku albo nudności
i dyskomfort, albo poczucie błogostanu, uruchamia także reakcje mózgu,
przesyłane następnie do jelit i wzbudzające tam wyraźne odpowiedzi. Co
więcej, mózg nie zapomina tych odczuć. Są one przechowywane w jego
pojemnych bazach danych, do których może sięgać w chwili podejmowania
decyzji. Dlatego ostatecznie to, czego doznajemy w jelitach, wpływa nie
tylko na dokonywane przez na wybory dotyczące potraw i napojów, lecz
także na przykład na to, z jakimi ludźmi decydujemy się spędzać czas
oraz w jaki sposób oceniamy newralgiczne informacje, wypełniając swoją
rolę pracownika, sędziego, lidera itd.
Rys. 1. Dwukierunkowa komunikacja między jelitami i mózgiem
Jelita i mózg są ściśle powiązane za pośrednictwem dwukierunkowych
szlaków sygnałowych obejmujących nerwy, hormony i cząsteczki zapalne.
Bogate informacje zmysłowe wytworzone w jelitach docierają do mózgu
(doznania jelitowe), a mózg wysyła sygnały w drugą stronę, by
odpowiednio dostosować pracę jelit (reakcje jelitowe). Wzajemne
interakcje tych szlaków odgrywają wielką rolę w generowaniu emocji oraz
w optymalnej pracy jelit. Obie te sprawy są wielorako powiązane.
Zgodnie z koncepcją jin i jang, wywodzącą się z filozofii chińskiej,
przeciwne sobie siły dopełniają się i są wzajemnie powiązane, a ich
interakcja prowadzi do powstania jednoczącej całości. Przenosząc to
rozumowanie na oś jelita-mózg, możemy traktować doznania jelitowe jako
jin, a reakcje jako jang. Tak jak jin i jang to dwie uzupełniające się
zasady, tak - w odniesieniu do związku jelit i mózgu - doznania i reakcje są różnymi aspektami dwukierunkowej sieci jelita-mózg, która
odgrywa ogromną rolę w naszym samopoczuciu, emocjach oraz zdolności do
podejmowania intuicyjnych decyzji.
Świt mikrobioty
W minionych dekadach mało kto zwracał uwagę na odkrycia badaczy
zgłębiających interakcje między jelitami a mózgiem, jednak w ostatnich
latach oś jelita-mózg znalazła się w centrum zainteresowania. Zmianę tę
można w dużym stopniu przypisać wykładniczemu przyrostowi wiedzy na
temat bakterii, pierwotniaków, grzybów i wirusów bytujących w naszych
jelitach, które zbiorczo określa się mianem mikrobioty. Choć te
niewidoczne gołym okiem mikroorganizmy przewyższają nas liczebnie (tylko
w twoich jelitach jest ich sto tysięcy razy więcej niż wszystkich ludzi
na świecie), uświadomiliśmy sobie ich istnienie zaledwie trzysta lat
temu, kiedy holenderski uczony Antoni van Leeuwenhoek znacząco
udoskonalił mikroskop. Gdy spojrzał przez niego na drobiny zeskrobane z zębów, zobaczył żywe drobnoustroje, które nazwał animakułami.
Od tamtej pory dzięki postępowi technologicznemu nasza umiejętność
identyfikacji i charakteryzacji tych drobnoustrojów znacznie się
zwiększyła, szczególnie w ostatniej dekadzie. Zasadniczą rolę odegrał w tym The Human Microbiome Project. Inicjatywa ta, podjęta w październiku
2007 roku przez amerykańskie National Institutes of Health, ma na celu
zdobycie wiedzy na temat mikroorganizmów koegzystujących przyjaźnie z ludźmi. Celem projektu jest poznanie mikrobiologicznych składników
naszego pejzażu genetycznego i metabolicznego, a także zrozumienie, w jaki sposób przyczyniają się one do prawidłowego przebiegu naszych
procesów fizjologicznych oraz do wytwarzania predyspozycji chorobowych.
W bieżącym dziesięcioleciu zagadnienia mikrobiomu jelitowego dotarły
niemal do każdego działu medycyny, nawet tak odległych od siebie
specjalności jak psychiatria i chirurgia. Niewidzialne społeczności
mikrobów zasiedlają wszystko w świecie, w tym rośliny, zwierzęta, glebę,
rowy oceaniczne i wysokie warstwy atmosfery, toteż fascynacja
społecznością drobnoustrojów ogarnęła uczonych badających mikroorganizmy
w morzach, glebie i lasach. Zaangażował się nawet Biały Dom, zwołując w 2015 roku naukowców z całego kraju w celu przedyskutowania tego, jak
mikroorganizmy wpływają na globalne zmiany klimatyczne, zasoby
żywnościowe oraz ludzkie zdrowie. W chwili gdy piszę te słowa, prezydent
Barack Obama zamierza właśnie ogłosić narodową Microbiome
Initiative,1 analogiczną do wcześniejszej Brain Initiative z 2014 roku, która zaowocowała wielomiliardowymi inwestycjami w badania
nad ludzkim mózgiem.
Korzyści czerpane przez nas, ludzi, z naszej mikrobioty odzwierciedlają
się w naszym stanie zdrowia. Do najlepiej udokumentowanych należą:
wspomaganie trawienia składników pokarmu, których jelita nie są w stanie
rozłożyć samodzielnie, regulacja metabolizmu, przetwarzanie i detoksykacja groźnych związków chemicznych, które dostają się do jelit z jedzeniem, trening i regulacja układu odpornościowego oraz zapobieganie
inwazji i rozrostowi niebezpiecznych patogenów. Z drugiej strony,
zaburzenia i modyfikacje mikrobiomu jelitowego (czyli mikrobioty wraz z jej zbiorczo traktowanymi genami i genomami) wiązane są z długą listą
chorób, takich jak nieswoiste zapalenie jelit, biegunka poantybiotykowa
i astma, a mogą odgrywać rolę nawet w zaburzeniach ze spektrum autyzmu
czy zwyrodnieniowych schorzeniach układu nerwowego, na przykład w chorobie Parkinsona.
Rys. 2. Różnorodność gatunkowa mikroorganizmów jelitowych a narażenie na schorzenia mózgu
Różnorodność i wielość drobnoustrojów jelitowych zmienia się w trakcie
życia jednostki. Mała w trakcie pierwszych trzech lat, gdy kształtuje
się stabilny mikrobiom jelitowy, osiąga szczyt w dorosłości, a potem
spada w miarę starzenia się. Wczesny okres niewielkiej różnorodności
gatunkowej zbiega się z przedziałem wiekowym szczególnego narażenia na
zaburzenia neurorozwojowe, takie jak autyzm i lęki, a późny okres z rozwojem zaburzeń neurodegeneratywnych, takich jak choroby Parkinsona
czy Alzheimera. Można by wyrazić przypuszczenie, że te stany małej
różnorodności są czynnikami ryzyka rozwoju takich schorzeń.
Z pomocą nowych technologii odkrywamy i opisujemy odrębne populacje
mikroorganizmów zamieszkujących skórę, twarz, nos, usta, wargi, powieki,
a nawet zęby. Jednak przewód pokarmowy, w szczególności jelito grube,
jest siedliskiem zdecydowanie największych populacji. W zaciemnionym i niemal całkowicie pozbawionym tlenu środowisku ludzkich jelit żyje ponad
sto trylionów mikrobów. Oznacza to, że tylko 10 procent komórek w ludzkim ciele jest rzeczywiście ludzkich (jeśli w rachunku uwzględnimy
też czerwone krwinki, będzie to bliżej 50 procent). Gdyby zebrać
wszystkie te drobnoustroje i uformować w jeden narząd, miałby on wagę
1-3 kilogramów, czyli porównywalną z mózgiem (1,5 kilograma). W świetle
tego spostrzeżenia niektórzy autorzy zaczęli nazywać mikrobiotę jelitową
"zapomnianym narządem". Tysiąc gatunków bakteryjnych, które składają się
na nią, zawiera ponad siedem milionów genów, zatem na jeden ludzki gen
przypada około 360 bakteryjnych. Wynika z tego, że w zbiorze obejmującym
geny człowieka i geny jego drobnoustrojów (tzw. hologenomie) te ludzkie
stanowią mniej niż 1 procent!
Dysponując takim bogactwem genów, mikroby mają nie tylko wielką zdolność
do wytwarzania cząsteczek, za pośrednictwem których mogą się z nami
komunikować, lecz także imponującą skalę wariancji. Mikrobiota jelitowa
znacznie różni się u poszczególnych osób; u dwóch ludzi nigdy nie jest
taka sama pod względem rozmaitości szczepów i gatunków. To, jakie
drobnoustroje znajdują się w twoich jelitach, zależy od wielu czynników,
w tym od twoich genów, mikrobioty matki, którą wszyscy w pewnym stopniu
przejmujemy, mikrobów noszonych przez innych członków gospodarstwa
domowego, diety, a także - co będziemy dalej wyjaśniać - od aktywności
twojego mózgu i stanu psychicznego.
Aby w pełni docenić znaczenie mikrobów w naszym organizmie, warto
przypomnieć sobie, skąd pochodzą i jak związały się z ludźmi. Tę
ewolucyjną historię po mistrzowsku ujął w słowa Martin Blaser w swojej
książce Utracone mikroby:
Przez trzy miliardy lat bakterie były jedynymi żyjącymi mieszkańcami
Ziemi. Zapełniały każdy skrawek gleby, powietrza i wody, uruchamiając
reakcje chemiczne, które przygotowywały warunki do ewolucji organizmów
wielokomórkowych. Powoli, drogą prób i błędów na przestrzeni bezmiarów
czasu, wypracowały złożone i sprawne systemy informacji zwrotnych, w tym
najwydajniejszy "język", który do dziś jest fundamentem życia na Ziemi.
To, czego dowiedzieliśmy się na temat mikrobioty jelitowej, rzuca
wyzwanie tradycyjnym zapatrywaniom naukowym. Z tego powodu wzbudza ona
wielkie zainteresowanie i kontrowersje zarówno w świecie nauki, jak i w mediach. Niektórzy stawiają też głębsze, bardziej filozoficzne pytania
na temat oddziaływań mikrobiomu: Czy ludzkie ciało jest tylko nośnikiem
żyjących w nim mikrobów? Czy mikroby manipulują naszym mózgiem, tak
byśmy poszukiwali pokarmu, który jest jak najlepszy dla nich? Czy to,
że liczba obecnych w nas komórek nieczłowieczych przeważa nad ludzkimi,
zmienia koncepcję naszego ja?
Takie spekulacje filozoficzne są oczywiście fascynujące, ale chwilowo
niewsparte przez twarde dane naukowe. Niemniej implikacje tego, co
badania mikrobiomu człowieka ujawniły w ostatnim dziesięcioleciu, są
bardzo głębokie. Mimo że znajdujemy się na samym początku szlaku
mnożących się odkryć naukowych, nie możemy dłużej postrzegać siebie jako
jedynego inteligentnego wytworu ewolucji, odrębnego od wszystkich innych
żywych istot na planecie. Po tym, jak przewrót kopernikański w XVI wieku
fundamentalnie zmienił rozumienie naszego położenia w Układzie
Słonecznym, a rewolucyjna darwinowska teoria ewolucji, wysunięta w XIX
wieku, na zawsze zmieniła naszą pozycję w królestwie zwierząt,
współcześnie wiedza na temat mikrobiomu ludzkiego zmusza nas do kolejnej
rewizji poglądu o zajmowanym przez nas miejscu na Ziemi. Zgodnie z tą
wiedzą ludzie są w istocie supraorganizmami złożonymi ze ściśle
powiązanych składników ludzkich i mikrobiologicznych, które są
nierozerwalne i wzajemnie zależne w kwestii przetrwania. Bardzo istotne
jest tu to, że składniki mikrobiologiczne znacznie przeważają nad czysto
ludzkim wkładem w ten supraorganizm. Ponieważ składnik mikrobiotyczny
jest ściśle powiązany wspólnym biologicznym systemem komunikacyjnym ze
wszystkimi innymi mikrobiomami w glebie, powietrzu i morzach oraz z pozostającymi w symbiozie w niemal wszystkich istotach żywych, jesteśmy
ściśle i nierozerwalnie włączeni w sieć życia oplatającą całą Ziemię. Ta
nowa koncepcja ludzko-mikrobowego supraorganizmu ma daleko idące
implikacje co do rozumienia naszej roli na Ziemi oraz wielu aspektów
zdrowia i choroby.
Gdy oś jelita-mikrobiota-mózg się rozregulowuje
Stan zdrowotny dowolnego ekosystemu wyraża się w jego stabilności i odporności w razie zagrożeń i perturbacji. Istotnymi czynnikami
wpływającymi na to zdrowie są różnorodność i wielość organizmów
składających się na ekosystem. To samo odnosi się do ekosystemu naszego
mikrobiomu jelitowego. Coraz więcej przesłanek naukowych przemawia za
tym, że w wielu zaburzeniach żołądkowo-jelitowych zespół drobnoustrojów
jelitowych traci swój zdrowy stan stabilności (załamanie to nosi nazwę
dysbiozy). Jeden z najpoważniejszych i najlepiej opisanych przypadków
dysbiozy dotyczy nielicznych pacjentów szpitalnych leczonych
antybiotykami, u których wywiązuje się ciężka biegunka i zapalenie jelit
po antybiotykoterapii. Takie zapalenie okrężnicy z udziałem bakterii
Clostridium difficile rozwija się, gdy antybiotyk szerokiego spektrum
znacznie zuboża różnorodność i liczebność normalnej mikrobioty
jelitowej, co pozwala na inwazję chorobotwórczej bakterii C.
difficile. Znaczenie mikrobiologicznej różnorodności gatunkowej dla
zdrowia jelit potwierdza się dalej w obserwacji, że zapalenie okrężnicy
może zostać szybko wyleczone przez odbudowanie nadszarpniętej
architektury mikrobiomu jelitowego. Jedyna dostępna obecnie metoda
przywrócenia różnorodności gatunkowej u tych pacjentów polega na
przeniesieniu do ich jelit nienaruszonej mikrobioty z kału zdrowego
dawcy. Terapia ta, tzw. przeszczep kału, skutkuje niemal cudowną
odbudową kompozycji mikrobiotycznej u pacjenta. Więcej informacji na
temat tego nowego rodzaju terapii znajduje się w dalszej części książki.
Zakres oddziaływania i dokładna rola dysbiozy w patofizjologii innych
przewlekłych schorzeń przewodu pokarmowego, takich jak wrzodziejące
zapalenie okrężnicy, choroba Leśniowskiego-Crohna czy zaburzenie
mózgowo-jelitowe, którym jest zespół jelita drażliwego (ZJD), pozostają
wciąż niedoprecyzowane, niosąc wiele nierozstrzygniętych pytań. Blisko
15 procent populacji na świecie cierpi na kardynalne objawy ZJD, czyli
zachwianie rytmu wypróżnień oraz bóle i dyskomfort w rejonie brzucha. W wielu badaniach donoszono o zmianach w składzie mikrobiomu u podgrup
pacjentów, nie jest jednak jasne, które z dostępnych terapii
zmierzających do przywrócenia równowagi mikrobioty jelitowej (w tym
antybiotyki, probiotyki, specjalna dieta czy przeszczep kału) najlepiej
sprawdzają się u poszczególnych osób.
Wyłaniająca się rola mikrobów
Zaledwie kilka lat temu brzmiałoby to jak science fiction, ale obecnie
nauka potwierdza, że nasz mózg, jelita i drobnoustroje jelitowe
porozumiewają się ze sobą we wspólnym języku biologicznym. Jak te
niewidoczne stworzenia miałyby do nas przemawiać? Jak my mielibyśmy je
usłyszeć i jak niby miałaby przebiegać cała ta komunikacja?
Mikroby zasiedlają nie tylko wnętrze jelita. Wiele z nich bytuje na
cieniuteńkiej warstwie śluzowej oraz komórkach wyściełających błonę
jelit. W tym unikalnym habitacie niemal nic nie dzieli ich od naszych
komórek odpornościowych w jelitach oraz licznych komórkowych czujników,
które odbierają doznania jelitowe. Innymi słowy, mikroby pozostają w bliskim kontakcie z głównymi systemami zbierania informacji w naszym
organizmie. Dzięki temu mogą przysłuchiwać się, jak mózg sygnalizuje
jelitom, że jesteś zestresowany albo szczęśliwy, albo przestraszony,
albo zły, nawet jeśli sam nie w pełni uświadamiasz sobie te stany
emocjonalne. Ale mikroby nie tylko słuchają. Choć może to zabrzmieć
niewiarygodnie, są one w stanie także wpływać na nasze emocje przez
tworzenie i modulowanie sygnałów wysyłanych z jelit do mózgu. Zatem coś,
co zaczyna się jako emocja w mózgu, oddziałuje na jelita i sygnały
generowane przez mikroorganizmy, te zaś sygnały zostają wysłane w drugą
stronę do mózgu, wzmacniając, a niekiedy nawet przedłużając dany stan
emocjonalny.
Kiedy około dziesięciu lat przed wydaniem Twojego drugiego mózgu
zaczęły się pojawiać w literaturze fachowej pierwsze publikacje na ten
temat - dotyczące głównie eksperymentów ze zwierzętami - byłem
sceptyczny co do ich wyników oraz implikacji, które wydawały się
wykraczać zbyt daleko poza konwencjonalne ujęcie medycyny. Gdy jednak
moja grupa badaczy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles pod
kierownictwem Kirsten Tillisch zakończyła własne badanie z udziałem
zdrowych ludzi, mogliśmy potwierdzić wyniki uzyskane wcześniej na
zwierzętach - ja zaś z tym większą determinacją postanowiłem zgłębiać
kwestię, czy wzajemny wpływ mikrobioty jelitowej i mózgu może
oddziaływać na nasze emocje tła, interakcje społeczne lub zdolność do
podejmowania decyzji. Czy właściwa proporcja drobnoustrojów jelitowych
jest warunkiem zdrowia psychicznego? A gdy te związki między umysłem a jelitami zostają zwichrowane, czy mogą podnosić ryzyko przewlekłych
chorób mózgu? Pytania te są fascynujące nie tylko z perspektywy
badawczej, ale po prostu ludzkiej. W obliczu schorzeń wywoływanych
zaburzeniami pracy mózgu oraz związanych z tym kosztów opieki zdrowotnej
zrozumienie, czym dokładnie jest oś jelita-mózg, staje się sprawą
pierwszej potrzeby.
Nastąpił gwałtowny wzrost występowania zaburzeń ze spektrum autyzmu
(ZSA) - od 4,5 na 10 tysięcy dzieci w 1966 roku do 1 na 68 ośmioletnich
dzieci w 2010 roku. Według najświeższych danych z kwestionariusza
National Health Interview z 2014 roku aż 2,2 procent amerykańskich
dzieci otrzymało diagnozę ZSA na pewnym etapie życia, co sugeruje, że
bieżąca zachorowalność wynosi 1 na 58 wśród dzieci w USA. Częściowo
wzrost ten może wynikać z większej świadomości społecznej schorzenia
oraz zmian w kryteriach diagnostycznych, jednak dane wskazują również,
że ZSA stały się co najmniej dwukrotnie częstsze tylko w ciągu
ostatniego dziesięciolecia.
Podobnie wzrastała też zapadalność na inne schorzenia powiązane ze
zmianą w mikrobiocie jelitowej, w tym zaburzenia autoimmunologiczne i metaboliczne. Zbieżność czasowa wystąpienia tych nowych epidemii
sugeruje istnienie u ich podłoża jakiegoś wspólnego mechanizmu
związanego ze zmianą naszej mikrobioty jelitowej w ostatnich
pięćdziesięciu latach. Jako potencjalne przyczyny wymienia się zmiany w stylu życia i diecie oraz powszechne stosowanie antybiotyków. Zależności
te zostały potwierdzone niedawnymi badaniami na zwierzętach.
Jednocześnie we współczesnych próbach klinicznych z konkretnymi
probiotykami oraz przeszczepem drobnoustrojów kałowych zaczęto
bezpośrednio testować powiązania między mikrobiotą jelitową a anomaliami
behawioralnymi.
Notujemy również wzrost liczby zaburzeń neurodegeneracyjnych. W krajach
uprzemysłowionych 1 osoba na 100 powyżej sześćdziesiątego roku życia ma
chorobę Parkinsona; w Stanach Zjednoczonych schorzenie to dotyka co
najmniej pół miliona osób, a rocznie rozpoznaje się 50 tysięcy nowych
przypadków. Szacuje się, że liczba przypadków tej choroby podwoi się do
2030 roku, jednak jej rzeczywisty zasięg jest trudny do oceny, gdyż
choroba jest zwykle diagnozowana na podstawie klasycznych objawów
neurologicznych, czyli dopiero gdy znajdzie się w bardzo zaawansowanym
stadium. Najnowsze badania ukazują jednak, że cały układ nerwowy ulega
typowemu dla choroby Parkinsona zwyrodnieniu na długo, zanim pojawiają
się te klasyczne oznaki, oraz że chorobie towarzyszą zmiany w składzie
mikrobioty jelitowej u pacjentów.
Jednocześnie aż 5 milionów Amerykanów borykało się w 2013 roku z chorobą
Alzheimera, a do roku 2050 przewiduje się niemal trzykrotny wzrost tej
liczby (do 14 milionów). Pierwsze objawy tej choroby, podobnie jak
Parkinsona, ujawniają się po sześćdziesiątym roku życia, a ryzyko ich
wystąpienia rośnie z upływem lat. Liczba pacjentów podwaja się z każdymi
kolejnymi 5 latami powyżej 65. roku życia. Gospodarcze koszty choroby
już teraz są gigantyczne i jeśli obecne trendy się utrzymają, oczekuje
się ich wzrostu do 1,1 tryliona dolarów w roku 2050. Czy w obu tych
zwyrodnieniowych chorobach układu nerwowego, atakujących ludzi w stosunkowo podobnym wieku, jakąś rolę odgrywają utrwalone zmiany
czynnościowe mikrobioty jelitowej?
Mikrobiotę jelitową wiąże się też z depresją, która stanowi drugą pod
względem występowania przyczynę niesprawności w USA. Najczęściej
stosowanymi środkami w leczeniu depresji są tzw. selektywne inhibitory
wychwytu zwrotnego serotoniny, takie jak Prozac, Paxil i Celexa. Leki te
podbijają aktywność układu sygnałowego serotoniny, który przez lata
uważano w psychiatrii za zlokalizowany wyłącznie w mózgu. Dziś wiemy
jednak, że 95 procent obecnej w organizmie serotoniny znajduje się w wyspecjalizowanych komórkach jelit, na które oddziałuje zjadany przez
nas pokarm, związki chemiczne wydzielane przez pewne rodzaje
drobnoustrojów jelitowych oraz sygnały wysyłane do jelit z mózgu,
zawierające informacje o naszym stanie emocjonalnym. Co więcej, komórki
te są ściśle połączone z nerwami czuciowymi, które komunikują się
bezpośrednio z mózgowymi ośrodkami regulacji emocjonalnej, przez co
stają się ważnymi graczami w osi jelita-mózg. Ze względu na to
strategiczne ulokowanie jest niewykluczone, że mikroby jelitowe i ich
metabolity odgrywają ważną i w przeważającym stopniu niepoznaną rolę w powstawaniu, a także natężeniu i długotrwałości depresji - to
intrygująca możliwość, która, po potwierdzeniu w kontrolowanych
badaniach, otwierałaby perspektywę opracowania skutecznych terapii, w tym specjalnych interwencji dietetycznych.
W książce tej omówię nowe przesłanki naukowe, które zaczynają wiązać
jedne z najbardziej wyniszczających chorób mózgu oraz jedne z najpowszechniejszych zaburzeń mózg-jelita ze zmianami w komunikacji
drobnoustrojów jelitowych z mózgiem. Napiszę też o tym, jak na te
związki może oddziaływać nasz styl życia i odżywiania się.
Jesteś tym, co jesz - o ile tylko wliczasz w to też swoje mikroby jelitowe
"Powiedz mi, co jesz, a ja powiem ci, kim jesteś" - pisał Jean Anthelme
Brillat-Savarin, francuski prawnik, lekarz i autor wpływowej
XIX-wiecznej książki o fizjologii smaku. Ten koneser wyrafinowanej
kuchni, od którego nazwiska mamy ser savarin oraz ciasta savarin,
poczynił kilka przenikliwych spostrzeżeń na temat relacji między dietą,
otyłością i niestrawnością. Jednak w 1826 roku, gdy je spisywał, nie
mógł wiedzieć, że we wpływie pokarmu na dobrostan psychiczny i ważne
czynności mózgu pośredniczą drobnoustroje. Mikrobiota jelitowa,
znajdująca się na styku między jelitami i układem nerwowym, ze względu
na swoje umiejscowienie idealnie nadaje się, by połączyć nasze
samopoczucie fizyczne i psychiczne z tym, co jemy i pijemy, oraz nasze
odczucia i emocje z trawieniem pokarmu.
W każdej milisekundzie przewód pokarmowy zbiera informacje o pożywieniu
i środowisku. Dzieje się to dwadzieścia cztery godziny na dobę przez
siedem dni w tygodniu, nawet podczas snu. Duża część tego procesu
zachodzi w żołądku i w pierwszym odcinku jelita cienkiego, gdzie
rezyduje niewiele mikrobów, w związku z czym ich udział w dialogu
trzewia-mózg jest raczej ograniczony. Jelito grube zamieszkują już
jednak tryliony drobnoustrojów. Trawią one pozostałe składniki pokarmu,
wytwarzając ogromną liczbę cząsteczek, które nadają całemu procesowi
zupełnie nowy wymiar. Jak wiemy z eksperymentów na zwierzętach,
nieobecność mikrobów jelitowych nie przeszkadza w życiu, w tym w trawieniu i wchłanianiu składników odżywczych - o ile żyje się w otoczeniu wolnym od patogenów. Zauważono też jednak, że wspomniane
zwierzęta doświadczalne (myszy, szczury, nawet konie) doznają znacznych
zmian w rozwoju mózgu, zwłaszcza jego regionów zaangażowanych w regulację emocji. Dorastanie w takich bezbakteryjnych warunkach odciska
zatem silne piętno na rozwoju mózgu.
Dobrostan twoich mikroorganizmów jelitowych zależy od tego, co jesz, a ich preferencje żywnościowe zostają z grubsza zaprogramowane w ciągu
kilku pierwszych lat życia. Niemniej bez względu na to pierwotne
programowanie są one w stanie trawić niemal wszystko, czym je nakarmisz,
bez względu na to, czy jesteś wszystkożercą, czy na przykład
peskatarianinem. Niezależnie więc od tego, co dajesz im do jedzenia,
wykorzystują gigantyczny zasób informacji przechowywanych w milionach
swych genów do przekształcenia nadtrawionego pokarmu w setki tysięcy
metabolitów. Choć dopiero zaczynamy poznawać skutki wywierane przez te
metabolity na nasz organizm, wiemy, że część z nich znacząco oddziałuje
na przewód pokarmowy, w tym na zlokalizowane tam nerwy i komórki
odpornościowe. Inne dostają się do krwiobiegu i biorą udział w sygnalizacji odległej, wpływając na pracę wszystkich narządów, w tym
mózgu. Szczególnie ważną rolą takich cząsteczek wytwarzanych przez
mikroby jest ich zdolność do indukowania tlącego się stanu zapalnego w narządach docelowych, który jest powiązany z otyłością, chorobą wieńcową
serca, przewlekłymi bólami i chorobami zwyrodnieniowymi mózgu.
Wspomniane cząsteczki zapalne i ich oddziaływanie na określone obszary
mózgu mogą stanowić istotną wskazówkę do zrozumienia wielu zaburzeń
pracy ludzkiego mózgu.
Co te nowe odkrycia oznaczają dla naszego zdrowia?
Nie ma wątpliwości, że komunikacja trzewia-mózg należy w ostatnich
latach do najbardziej fascynujących tematów dla uczonych i mediów, także
ze względu to, iż rozwój tej wiedzy następuje na naszych oczach. Kto by
podejrzewał, że proste przeniesienie wydalanych bobków, zawierających
mikrobiotę jelitową myszy "ekstrawertycznej", może zmienić zachowanie
jej nieśmiałej koleżanki, tak że upodobnia się do towarzyskiej dawczyni?
Albo że podobny eksperyment z transplantacją stolca zawierającego
mikroby od otyłej myszy z wilczym apetytem zmieni szczupłą myszkę w przejadającą się tłuścioszkę? Albo że zjadanie wzbogaconego
probiotycznie jogurtu przez cztery tygodnie przez zdrowe kobiety może
zmniejszyć reakcje ich mózgu na negatywne bodźce emocjonalne?
Przyrastająca wiedza o zintegrowanym systemie mikrobiota jelitowa-mózg i jego ścisłych związkach ze zjadaną przez nas żywnością ujawnia sposoby
interakcji psychiki, mózgu, jelit i bytujących w nich drobnoustrojów.
Interakcje te mogą narażać nas na coraz więcej chorób albo mogą pomóc w zapewnieniu stanu optymalnego zdrowia. Co więcej, rodzi się właśnie
nowa, rewolucyjna koncepcja choroby, zdrowia i dobrostanu umysłowego,
oparta na ekologicznym postrzeganiu naszego ciała z akcentem na wzajemne
powiązania tysięcy czynników w jelitach i mózgu, które budują stabilność
i odporność na choroby.
Ta nowa perspektywa zmusza nas do stawiania większych wymagań przed
systemem opieki zdrowotnej. Powinien on oderwać się od dominującego
przestarzałego poglądu na organizm jako skomplikowaną maszynerię złożoną
z oddzielnych części składowych i skłonić się ku koncepcji wewnętrznie
powiązanego systemu ekologicznego, który zapewnia sobie stabilność i odporność na zaburzenia dzięki swej różnorodności. Jak stwierdził pewien
znany badacz mikrobiomu, konieczne jest, by system opieki zdrowotnej
przestał wypowiadać wojnę poszczególnym komórkom czy drobnoustrojom, a zaczął postrzegać nasz mikrobiom jelitowy tak, jak robi to troskliwy
leśniczy, pomagając zachować biodywersyfikację złożonego ekosystemu. Ta
zmiana paradygmatu myślenia jest koniecznym warunkiem utrzymania zdrowia
i odporności jelit, a w konsekwencji całego organizmu. Wynikną z niej
zapewne nowe metody terapeutyczne i sposoby prewencji powszechnie
występujących chorób, które prześladują miliony ludzi.
Nadszedł czas, by wyposażyć nas w kompetencje inżynierów własnego
wewnętrznego ekosystemu. By zostać takim inżynierem ekosystemu, musisz
najpierw zrozumieć, jak mózg komunikuje się z jelitami, jak jelita
komunikują się z mózgiem oraz jak drobnoustroje jelitowe oddziałują na
oba te typy interakcji. Na kolejnych stronach przyjrzymy się najnowszym
odkryciom naukowym z tego zakresu. Jeśli moja książka zdoła osiągnąć
swój cel, po zakończeniu jej lektury zaczniesz inaczej patrzeć na siebie
i otaczający cię świat.
Inicjatywę tę ogłoszono 13 maja 2016 roku (przyp. tłum.). [wróć]
Rozdział 2 Jak umysł komunikuje się z trzewiami
ROZDZIAŁ 2
Jak umysł komunikuje się z trzewiami
Wyobraź sobie, że jesteś na drodze
szybkiego ruchu i kierowca, który siedział ci na zderzaku, nagle
przeskakuje na sąsiedni pas, po czym gwałtownie zajeżdża ci drogę.
Musisz ostro hamować, by uniknąć stłuczki, przez co zarzuca cię na bok.
Wtedy dostrzegasz, jak wybucha śmiechem. Mięśnie karku zaczynają ci się
spinać, szczęka zaciska się, usta tężeją, brwi się marszczą. Żona
siedząca w fotelu obok ciebie natychmiast wychwytuje twój gniewny wyraz
twarzy.
A teraz przypomnij sobie jakiś moment przygnębienia. Twarz miałeś
obwisłą, oczy spuszczone - trudno było nie dostrzec, że coś jest nie
tak. Rozpoznawanie emocji w twarzach ludzi przychodzi nam naturalnie.
Umiejętność ta przekracza bariery języka, rasy, kultury, pochodzenia, a nawet gatunku, gdyż potrafimy rozpoznać rozzłoszczonego psa czy
przestraszonego kota. Przyroda zaprogramowała ludzi tak, by łatwo
rozpoznawali różne emocje i stosownie do tego dobierali swoje reakcje.
Emocje uzewnętrzniają się, gdyż mózg wysyła określone zestawy sygnałów
do drobnych mięśni mimicznych. Właśnie owo zróżnicowanie zestawów
sprawia, że każdej emocji odpowiada odmienny wyraz twarzy. Otaczający
cię ludzie w mgnieniu oka go rejestrują. Wszyscy jesteśmy otwartymi
księgami.
Rys. 3. Jelita są lustrzanym odbiciem emocjonalnej ekspresji twarzy
Emocje wyraźnie ujawniają się w mimice i na podobnej zasadzie znajdują
też odzwierciedlenie w różnych rejonach przewodu pokarmowego, na który
oddziałują sygnały nerwowe powstające w układzie limbicznym. Impulsy
płynące do górnego i dolnego odcinka przewodu pokarmowego mogą być
zsynchronizowane lub przeciwstawne. Strzałkami zaznaczono wzrosty lub
spadki intensywności skurczów żołądkowo-jelitowych w danej emocji.
Natomiast w odniesieniu do jelitowych przejawów tych samych emocji
jesteśmy w sensie dosłownym ślepi. Gdy zżymasz się na korki, mózg posyła
charakterystyczny zestaw sygnałów nie tylko do mięśni twarzy, lecz także
do układu pokarmowego, który wyraźnie na nie reaguje. Gdy złościłeś się
na kierowcę, który zajechał ci drogę, w żołądku zaczęły się energiczne
skurcze, co zwiększyło wydzielanie kwasu żołądkowego oraz opóźniło
pozbycie się zjedzonej rano jajecznicy. Jednocześnie pobudziły się
jelita i wypluły śluz oraz soki trawienne. Analogiczny, choć odrębny
wzorzec pojawia się, kiedy jesteś przejęty czy zaniepokojony, z kolei
gdy jesteś w depresji, jelita prawie całkiem tracą ruchliwość. Dziś
wiemy, że odbija się w nich każda emocja, która pojawia się w mózgu.
Aktywność w tych obwodach mózgowych oddziałuje też na inne narządy,
stanowiąc o skoordynowanej reakcji na każdą odczuwaną emocję. Gdy na
przykład jesteś zestresowany, przyspiesza praca serca i napinają się
mięśnie karku i barków, a odwrotne zjawisko zachodzi w chwilach relaksu.
Jednak z jelitami mózg jest związany tak jak z żadnym innym narządem,
dysponując dużo rozleglejszymi połączeniami anatomicznymi. Ponieważ
ludzie zawsze odczuwali emocje w brzuchu, język jest pełen zwrotów,
które dają temu wyraz. Ilekroć skręcał ci się żołądek, wywracały ci się
flaki albo czułeś motyle w brzuchu, odpowiadały za to tworzące emocje
obwody mózgowe. Emocje, mózg i trzewia łączy unikalny związek.
Kiedy pacjent cierpiący na nieprawidłowe reakcje jelit zwraca się o pomoc medyczną i w endoskopii nie ujawnia się nic poważnego, takiego jak
stan zapalny czy guz, lekarze często bagatelizują wagę jego
dolegliwości. Sfrustrowani niemożnością przyniesienia skutecznej ulgi,
zalecają z reguły specjalne diety, probiotyki czy tabletki mające
unormować pracę jelit, nie zajmując się jednak pierwotną przyczyną
reakcji jelitowych.
Gdyby więcej pacjentów i lekarzy uświadamiało sobie, że jelita są w istocie sceną, na której rozgrywa się dramat emocji, być może nie byłby
on dla pacjentów tak bolesnym melodramatem. Blisko 15 procent populacji
Stanów Zjednoczonych cierpi na rozmaite aberracje pracy jelit, w tym
zespół jelita drażliwego, przewlekłe zaparcie, niestrawność i zgagę
czynnościową, które zaliczają się do kategorii zaburzeń mózg-trzewia.
Ludzie doznają objawów, które wahają się od mdłości, burczenia i wzdęć
aż po dojmujące bóle. Niestety, większość pacjentów cierpiących na
nienormalne reakcje jelitowe nie ma pojęcia, że problemy te
odzwierciedlają ich stan emocjonalny.
A co jeszcze dziwniejsze, zazwyczaj nie zdają sobie z tego sprawy nawet
ich lekarze.
Człowiek, który nie mógł przestać rzygać
Ze wszystkich pacjentów, których widziałem w swojej długiej karierze
gastroenterologicznej, najmocniej zapadł mi w pamięć Bill. Liczył sobie
25 lat i był w ogólnie dobrym stanie zdrowia, gdy przyszedł do mnie ze
swoją 52-letnią matką. Co dziwne, to matka rozpoczęła rozmowę: "Mam
wielką nadzieję, że pomoże pan Billowi. Jest pan naszą ostatnią deską
ratunku. Jesteśmy zdesperowani".
W ciągu ostatnich ośmiu lat Bill spędził niezliczone godziny w różnych
oddziałach ratunkowych, cierpiąc na obezwładniające bóle żołądka i niepowstrzymane wymioty. W najgorszych okresach trafiał na oddział
ratunkowy kilka razy w tygodniu. Lekarze zwykle przepisywali mu środki
przeciwbólowe i uspokajające, aby złagodzić dyskomfort, ale nikt nie
miał pojęcia, co tak naprawdę mu dolega. Co gorsza, niektórzy uznali, że
wyłudza po prostu leki narkotyczne, bo wyniki badań nie wskazywały na
to, by doświadczał ciężkich dolegliwości.
Bill był na konsultacji u kilku gastroenterologów, którzy przeprowadzili
kompleksową diagnostykę, ale nie znaleźli przyczyny jego uporczywych
niedomagań. Nieustające bóle i wymioty zmusiły go do rezygnacji ze
studiów i ponownego zamieszkania z zaniepokojonymi jego stanem
rodzicami.
Jego matka, biznesmenka, sfrustrowana niezdolnością lekarzy do
prawidłowego zdiagnozowania syna, zaczęła samodzielnie poszukiwać
odpowiedzi online. "Sądzę, że ma wszystkie objawy zespołu wymiotów
cyklicznych" - oznajmiła mi.
Jako lekarz Billa chciałem sam się o tym przekonać.
Jak to często bywa z zaburzeniami mózg-trzewia, wysunięto wiele
osobliwych teorii w celu wyjaśnienia unikalnego zestawu objawów
składających się na zespół wymiotów cyklicznych. Jednak opierając się na
badaniach przeprowadzonych w ciągu kilkudziesięciu lat przez moją grupę
badawczą wraz z innymi grupami w UCLA, uważałem, że
najprawdopodobniejszym wyjaśnieniem jest nadmierna odpowiedź jelit
uruchamiana przez nadaktywną reakcję stresową w mózgu.
U pacjentów z zespołem wymiotów cyklicznych ataki wywoływane są zwykle
przez obciążające wydarzenia dnia codziennego. Zróżnicowany zbiór
pozornie niepowiązanych bodźców, takich jak intensywne ćwiczenia
fizyczne, miesiączka, znalezienie się na dużej wysokości nad poziomem
morza czy po prostu długotrwały stres psychiczny, powodują dostatecznie
duże zachwianie równowagi w organizmie, by uruchomić atak. Kiedy nasz
mózg (niekoniecznie część świadoma) postrzega takie niebezpieczeństwo,
wysyła sygnał do podwzgórza, ważnego obszaru mózgu, koordynującego
wszystkie funkcje życiowe, by podkręcił produkcję związku stresowego
zwanego hormonem uwalniającym kortykotropinę (CFR od ang.
corticotropin-releasing factor), który pełni rolę głównego włącznika,
wprowadzającego mózg (i cały organizm) w tryb reakcji stresowej.
Pacjenci z tym zaburzeniem mogą przez całe miesiące, a nawet lata nie
doznawać żadnych objawów, choć ich układ CRF jest cały czas przeczulony.
Kiedy doświadczą dodatkowego obciążenia, uruchamiają się dolegliwości.
Rys. 4. Reakcje jelitowe w odpowiedzi na stres
W odpowiedzi na dowolne zaburzenia normalnego stanu równowagi, takie jak
stres, mózg uruchamia skoordynowaną reakcję, mającą na celu zapewnienie
jak najlepszego samopoczucia oraz takich warunków, które umożliwią
przetrwanie organizmu. Hormon uwalniający kortykotropinę (CRF) jest
chemicznym włącznikiem głównym, który wprowadza tę reakcję stresową w życie. Jest wydzielany przez podwzgórze i oddziałuje na blisko położone
obszary mózgu. Obecność CRF w mózgu pociąga za sobą wzrost poziomu
hormonów stresu (takich jak kortyzol i norepinefryna) w ciele. Proces
ten pobudza również stesopochodną reakcję jelit, która wpływa na skład i aktywność mikrobioty jelitowej.
Zapraszamy do zakupu pełnej wersji książki