Учёные выяснили, каким образом газообразные вещества в организме влияют на психику и поведение человека


Автор: supadmin, опубликовано: 27.07.2016
1_mgu

Профессор биологического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова Александр Олескин и его коллега из ФБУН «Московский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Г.Н.Габричевского» профессор Борис Шендеров опубликовали статью, посвященную обзору газотрансмиттеров (газообразных нейромедиаторов) микробного происхождения и значению в организме человека. Результаты исследований были опубликованы в журнале Microbial Ecology in Health and Disease.

«Наш мозг не может работать без нейромедиаторов — веществ, передающих импульс от одной нервной клетки к другой. Один из классов нейромедиаторов — газообразные вещества (газотрансмиттеры). Оказывается, наш мозг использует такие газы, как сероводород, аммиак и даже угарный газ для переноса информации между клетками, — рассказывает Александр Олескин, — Населяющие наш организм (особенно кишечник) микробы также образуют газотрансмиттеры, которые влияют на наш мозг, психику и поведение».

Газотрансмиттеры представляют собой газообразные вещества, образующиеся в различных органах и тканях. Само название «газотрансмиттеры» напоминает о термине «нейротрансмиттеры». Это вещества, которые служат передаче импульсов между нервными клетками, в том числе в головном мозге, где с помощью специальных ферментов генерируются такие газотрансмиттеры, как NO, CO, H2S.

В статье-обзоре приводится обширный анализ данных, касающихся механизмов действия газообразных веществ микробного происхождения (среди них: окись азота NO, окись углерода CO, сероводород Н2S, метан CH4, водород H2, аммиак NH3 и др.) с точки зрения регуляции поведения человека, его нейрофизиологических и психических расстройств. Вышеупомянутые газы являются одними из самых маленьких биологически активных молекул, которые выполняют функции жизнеобеспечения как многоклеточных организмов, так и бактерий. Они ведут себя как посредники и регуляторы в межклеточном взаимодействии в организме млекопитающих.

Важно, что вещества, выполняющие роль газотрансмиттеров, синтезируются в ЖКТ как клетками организма-хозяина, так и населяющими ЖКТ разнообразными микроорганизмами. Среди них: Archaea, Bacteroides, Bifidobacterium, Butyrivibrio, Clostridium, Collinsella, Coprococcus, Desulfovibrio, Eubacterium, Lactobacillus, Prevotella, Propionibacterium, Roseburia, и другие).

Желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) взрослого человека содержит около 20 мл различных газообразных продуктов, причем в день производится от 400 до 1200 мл. Азот, кислород, водород, метан, диоксид углерода и сероводород составляют 20-90%, 3.9-10%, 20.9-50%, 7.2-10%, 9-30%, и 0,00028% от общего объема соответственно. Их количество варьируется в значительной степени в зависимости от диеты, соблюдаемой человеком. Газообразные продукты образуются в результате деятельности различных эукариотических (клеток организма человека) и прокариотических (бактериальных) клеток путем ферментативных или неферментативных процессов, а также могут захватываться вместе с воздухом и пищей. Большинство молекул газа удаляются из кишечника: они поглощаются и переносятся кровотоком, а в дальнейшем выводятся из организма через дыхательную систему.

Газотрансмиттеры играют двойственную роль в организме. Они могут служить источниками энергии, в том числе и для населяющих организм человека микробов. Например, характерный симбионт человека кишечная палочка (E. coli), живущая в ЖКТ, использует окись азота (NO), вырабатываемую клетками хозяина, как источник энергии для собственного метаболизма. Поскольку окись азота активно вырабатывается также и иммунными клетками при воспалении, получается, что кишечная палочка «заинтересована» в наличии воспалительного процесса в кишечнике.

Газотрансмиттеры участвуют в коммуникации как между микробными клетками, так и в «диалоге» между микробными «сожителями» и клетками организма-хозяина. Окись азота (NO), как образованная организмом-хозяином, так и микробного происхождения, регулирует функционирование иммунной и сердечно-сосудистой систем, выступает как мозговой нейромедиатор, вовлеченный в регуляцию процесса обучения и когнитивной (познавательной) деятельности. В эксперименте мыши с дефицитом по одному из образующих окись азота ферменту (нейронной NO-синтазе) отличаются повышенной двигательной и сексуальной активностью и в то же время долговременной депрессией.

Сероводород (H2S) в низких концентрациях регулирует ряд процессов в разных органах человека, в особой мере он влияет на сердечно-сосудистую и нервную системы. В частности, сероводород выступает как нейропротектор: влияние его дефицита на деятельность нервной системы продемонстрировано в исследованиях больных с эпилептическими припадками, психическими расстройствами или патологическими изменениями электроэнцефалограммы. Оказалось, что многие из этих пациентов имеют дефицит ферментов, продуцирующих сероводород в организме. В то же время больные с синдромом Дауна, напротив, имеют повышенную активность ферментов, образующих сероводород.

Избыток аммиака (NH3) в организме (гипераммонемия) наряду с другими причинами может быть обусловлен нарушениями в микробиоте ЖКТ (дисбактериозом). Избыточное содержание NH3 приводит к его поступлению в мозг в значительных концентрациях. Такое состояние наблюдается при циррозе печени и является одной из причин так называемого гепато-энцефалического синдрома.

Газотрансмиттеры оказывают воздействие на образовавшую их клетку (аутокринное действие), на соседние клетки (паракринное действие) и на отдаленные ткани и органы и системно на весь организм (эндокринное действие). Выработка газотрансмиттеров и их распространение в разных зонах организма зависят от активности образующих эти вещества клеток как самого организма, так и микробных симбионтов. Концентрации и активность газотрансмиттеров находятся под сложным комбинированным влиянием головного мозга и нервной системы в целом (включая кишечные нервные клетки — энтерическую нервную систему), иммунной системы и других систем организма и в то же время под воздействием микробиоты ЖКТ, других зон организма (кожи, дыхательных путей, мочеполовой системы и др.).

«Впоследствии предстоят работы по внедрению данных научных исследований в медицинскую и психиатрическую практику для лечения и профилактики нейропсихических расстройств (в том числе депрессии, повышенной агрессивности и других) с помощью микробных газотрансмиттеров. Можно представить себе нормализацию количества, скажем, аммиака с помощью прицельно введенных в организм бактерий», — смотрит в будущее Александр Олескин.

На этом пути пока имеются некоторые пилотные разработки, названные автором исследования «пионерскими». Они заключаются в использовании полезных микроорганизмов — пробиотиков, которые могут применяться в составе молочнокислых продуктов (йогурт, творог и др.) или в виде лекарственных рецептур. Пробиотические штаммы лактобактерий, бифидобактерий, E. coli активно синтезируют один из важнейших многофункциональных газотрансмиттеров — окись азота; более того, пробиотики стимулируют дополнительную продукцию окиси азота клетками организма-хозяина.

В научный оборот недавно был введен термин «психобиотики» (psychobiotics) для обозначения пробиотических бактериальных штаммов, которые используются в качестве биологически активных добавок для оптимизации деятельности мозга и психики человека с помощью благотворного влияния микробных продуктов и в том числе газотрансмиттеров на мозговые процессы и поведение человека.

Источник: МГУ им. М. В. Ломоносова


Теги: биология МГУ МГУ им. Ломоносова Москва

Материалы по теме:

Тринадцать российских вузов вошли в топ-800 лучших университетов мира
Тринадцать российских вузов вошли в число 800 лучших университетов мира, МГУ оказался на 161-м месте, которое разделил с университетом Майами, согласно рейтингу журнала Times ...
Московские школы смогут выбрать имена путем проведения школьного референдума
Московские школы смогут выбрать имена знаменитых людей или мест путем проведения школьного референдума, сообщил заместитель руководителя Департамента образования Москвы Виктор Фертман на пресс-конференции «Московским ...
Садовничий: конкурс в МГУ в этом году ниже обычного в три раза
Конкурс среди физических лиц в 2015 году в Московский государственный университет имени Ломоносова на сегодняшний день по предварительным подсчетам ниже обычного в три раза ...
Большинство столичных выпускников будут учиться в вузах на бюджетной основе — ректор ВШЭ
Не менее, чем две трети выпускников московских школ могут рассчитывать на бюджетные места в вузах столицы, сообщает Агентство городских новостей «Москва» со ссылкой на ...
Итоги ЕГЭ помогут в переподготовке педагогов
В Ставрополе на базе Северо-Кавказского федерального университета прошел двухдневный Форум по русскому языку и литературе, на котором обсуждались вопросы по улучшению преподавания этих предметов ...