10% HUMAN. Как микробы управляют людьми - Аланна Коллен

Это соединение относится к группе так называемых короткоцепочечных жирных кислот (КЦЖК) – химических веществ, выделяемых кишечной микрофлорой при расщеплении трудно-усваиваемых остатков пищи. Среди КЦЖК, помимо пропионатов, широко распространены также ацетаты (уксусная кислота) и бутираты (масляная кислота). Каждая из них выполняет в организме множество функций, и все они чрезвычайно важны для нашего здоровья и, возможно, ощущения счастья. Однако особое внимание Макфейба привлекло то, что пропионат, хоть он и является веществом, которое образуется естественным образом внутри нашего организма, часто используется и как консервант (E280) в заводской выпечке – любимом продукте многих детей-аутистов. Помимо всего прочего, пропионаты, как известно, вырабатываются бактериями-клостридиями. Сами по себе пропионаты, конечно, не вредны, но у Макфейба появились сомнения: что, если дети-аутисты получают слишком высокую дозу этого вещества?

Может ли измененная микрофлора в организме аутистов вырабатывать избыток пропионатов? И может ли избыток пропионатов влиять на поведение? Макфейб решил провести ряд опытов, чтобы получить ответы на свои вопросы. При помощи тончайшего катетера, вставленного в позвоночник живым крысам, он впрыснул мизерное количество пропионата в жидкость, окружающую мозг. Уже через несколько минут крысы стали вести себя странно – кружиться на месте, зацикливать внимание на чем-то одном и беспорядочно бросаться из стороны в сторону. Когда двух крыс отделили от остальной группы, посадили в одну клетку и ввели им дозу пропионата, они перестали обнюхиваться и взаимодействовать, как обычно, а вместо этого принялись бегать кругами внутри клетки, не обращая внимания друг на друга.

Реакция носила ярко выраженный характер, и ее сходство с поведением аутистов было просто поразительным: можете убедиться в этом сами, посмотрев видеоролики в интернете. Предпочтение предметов живым существам, повторяющиеся действия, тики, гиперактивность, – все эти характерные признаки аутизма ярко проявлялись, пока пропионат активно воздействовал на мозг. Через полчаса после того, как эффект введенного вещества «выветрился», крысы «одумались» и стали вести себя как обычно. Животные, получившие инъекцию физиологического раствора в качестве плацебо, не показали ни малейшего изменения в поведении. Вместе с тем даже впрыскивание пропионата под кожу или скармливание его крысам оказывало аналогичное воздействие.

Итак, мозг этих крыс оказывался под сильнейшим влиянием крошечной молекулы, которая заставляла животных вести себя ненормально. Быть может, пропионат наносил крысиным мозгам такой же ущерб, какой испытывает и мозг людей, страдающих аутизмом? Сравнивая крысиный мозг с мозгом умерших и подвергшихся вскрытию пациентов-аутистов, Макфейб и его сотрудники с удивлением обнаружили, что у тех и у других мозг был буквально напичкан иммунными клетками. Опять же, как и в случае с шизофренией и СДВГ, здесь наблюдалось воспаление.

Небольшое воспаление в мозгу – нормальное явление: ведь те же иммунные клетки, которые поглощают патогены, разрушают и ненужные синапсы. Обучение – сложный процесс, требующий тонкого равновесия между запоминанием и забыванием. Способность улавливать взаимосвязи и замечать закономерности – признак развитого интеллекта, однако если эти процессы приобретают гипертрофированный характер, это значит, что с человеком что-то не так. Когда Макфейб помещал крыс, получивших дозу пропионатов, в лабиринт, выяснялось, что они без труда запоминают дорогу. Но потом они уже не могли забыть ее: если маршрут изменялся, крысы упорно цеплялись за первоначальный маршрут, который глубоко отпечатался у них в памяти, и бились головой о новые стенки, преграждавшие им путь.

Это очень напоминает характерную для аутистов любовь к рутинным действиям и порой аномально цепкую память. Фло и Кей Лайман, о которых снято несколько документальных фильмов, прославились тем, что они – единственные в мире однояйцевые близнецы и одновременно аутисты-саванты. Эти женщины, которые испытывают большие сложности с социальным взаимодействием и практически неспособны заботиться о себе в быту, обладают феноменальной памятью. Они обе могут моментально вспомнить каждый день прожитой жизни: например, какая тогда стояла погода, что они ели, в каком костюме появился их любимый телеведущий. Они помнят имена авторов и исполнителей всех песен, когда-либо исполнявшихся по телевизору, помнят точные даты их записи. Все эти факты раз и навсегда врезались им в память – как будто синапсы, отвечающие за сохранение этой информации, не подлежали уничтожению. Зато другие сведения – например о том, как приготовить еду, – в их головах никак не удерживались.

Лео Каннер, описывая аутизм, тоже обратил внимание на этот феномен. Дети, которых он наблюдал, казалось, не могли изменить ни единого слова в тех определениях, которые они однажды усвоили. Но что больше всего настораживало, многие из этих детей называли себя словом «ты». Родители, спрашивая у ребенка: «Ты хочешь пойти поиграть?» и «Ты хочешь позавтракать?», невольно внушили ему, что его зовут «ты». И память упорно отказывалась проявлять гибкость. Одна девочка из группы, наблюдавшейся Каннером, называла своих родителей словом «я», а себя – «ты».

Деррик Макфейб обнаружил, что у получивших дозу пропионата крыс, которые никак не могли забыть первый выученный маршрут выхода из лабиринта, в мозгу наблюдалось повышенное количество веществ, отвечающих за запоминание. Хотя это может показаться сомнительным, Макфейб видит здесь эволюционную целесообразность. Если бактерии способны вырабатывать вещество, которое заставляет мозг запоминать происходящее, значит, они могут «позаботиться» о том, чтобы их хозяин – то есть приютивший их организм человека – запоминал место, где можно найти еду, позволяющую им, бактериям, воспроизводиться. Ученый предположил, что при аутизме «чрезмерная активизация этих проводящих путей приводит к аномальному «неумению» забывать, вызывает навязчивое поведение, интерес к специфическим видам еды, зацикленность памяти на чем-то одном в ущерб всему остальному». Действительно, микрофлора, по-видимому, играет важную роль в нормальных процессах запоминания. Безмикробные мыши, помещенные в лабиринт, не могут найти из него выход из-за дефицита рабочей памяти – то есть способности удерживать в уме информацию о том, какие ходы они уже проверили, а какие – нет. Если Макфейб прав, то простые изменения в составе микрофлоры могут создавать и поддерживать в растущем организме избыток пропионовой кислоты, а это, в свой черед, изменит способность мозга образовывать новые и разрушать старые синапсы, пока ребенок развивается.

Но каким образом пропионаты и другие вещества, которые в больших количествах способны приносить вред, попадают из кишечника в мозг? Практически одновременно с Дерриком Макфейбом изучением этого вопроса занимается британский микробиолог доктор Эмма Аллен-Веркоу, которая работает в Гуэлфском университете в Канаде. Однажды, обедая с Сидни Файнголдом, она услышала от него гипотезу, согласно которой причину аутизма следует искать в кишечнике. Как и Макфейб, Аллен-Веркоу предполагает, что определенное сочетание микробов в детском кишечнике способно вырабатывать вещества, которые вмешиваются в нормальную работу мозга, выводят из строя иммунную систему и искажают воспроизведение информации, записанной в генах.