Книга Парадоксы эволюции. Как наличие ресурсов и отсутствие внешних угроз приводит к самоуничтожению вида и что мы можем с этим сделать - Алексей Аркадьевич Макарушин

может быть бактерия Helicobacter pylori (HP), признанная причиной развития гастрита и язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки. Эта бактерия оказывает необычно сильное воздействие на иммунную систему кишечника, вызывая интенсивную выработку воспалительных цитокинов и гормонов стресса. Эволюционно это давний сожитель человека. Как показывают некоторые публикации, при скрупулезном следовании современной стратегии полной эрадикации HP, как требует маастрихтский консенсус по HP-ассоциированным заболеваниям, достигнутое полное избавление от НР у человека приводит к разрегулированию механизмов регуляции аппетита. Бактерия оказывается естественным образом вовлеченной в эти механизмы через прямое влияние на выработку в желудке многофункциональных нейропептидов – грелина (в части влияния на пищеварение – «стимулятора аппетита») и лептина («подавителя аппетита») (Francois F., Blaser M. J.et al., 2011). Кроме того, прослеживается положительное влияние НР на предупреждение развития гастроэзофагального рефлюкса (забрасывания желудочной кислоты в просвет пищевода) и рака пищевода. Очень похоже, что конфликтные отношения человека и НР имеют сравнительно недавнюю историю, и не все факторы их возникновения и развития еще учтены.

Задачи обнаружения чужеродного на границе внутренней среды и выбора вариантов реагирования решаются типизированными способами (БОН: глава XII).

Иммунные клетки кишечной стенки, как пограничники в дозоре, должны в первую очередь обеспечить передачу «в центр» максимально полной информации о вторжении, и только во вторую, опознав опасность, дать немедленный бой.

Основной формой передачи информации иммунными клетками служат цитокины. Вполне естественно, что информация в виде выброса определенных цитокинов или их наборов передается исходя из «собственного» видения клеткой ситуации и из уровня ее «настороженности». Стресс, воспаление, избыток жира в проходящем кишечном содержимом и прочие провоцирующие факторы предрасполагают к более активному ответу, к более острому восприятию ситуации. Необычные, информационно ненасыщенные условия чрезвычайно индивидуализируют реакцию, делают иммунную клетку особо чувствительной к малейшим дополнительным, зачастую случайным сигналам, быстро склоняя ее к крайним формам реакции. Так и реакция автора при несении ночной караульной службы на удаленном блок-посту в Нагорном Карабахе стремилась к крайностям в зависимости от совокупности случайных факторов: в одну ночь открывался огонь на поражение в сторону стаи голубей в ответ на слишком громкий хлопок крыльев, в другую – пропускались непонятные грузовики без документов в обмен на шелест четвертных в нагрудном кармане. Разумеется, такие формы реакции были бы абсолютно невозможны при несении службы в дневное время при охране, скажем, Кремля или аэропорта Шереметьево в силу очевидных обстоятельств максимальной информационной насыщенности среды.

Сон определяет контекст

Контекст ситуации и тезаурус принимающих решение субъектов иммунной системы вообще составляют саму суть иммунного ответа. Разные источники и разный характер информационного содержания, например в циклических физиологических фазах сна и бодрствования, делают сон абсолютно необходимым как для метаболических процессов в организме, так и функционирования иммунной системы. Индуцируемые микробами провоспалительные цитокины интерлейкин-1 и TNFα – одновременно и важнейшие регуляторы сна – в первую очередь его «медленной» фазы (NREM, non-rapid eye-movement), через модулирование нейронной активности в важнейших функциональных областях головного мозга, контролирующих сон, включая кору и преоптическую область гипоталамуса (Nadjar A., Wigren H.-K. M. and Tremblay M.-E., 2017).

Именно ночью интенсивность коммуникаций между микробиотой кишечника и головным мозгом достигает своего пика. Приблизительно каждые полтора часа во время сна происходят всплески гормональной секреции, несомненно воспринимаемые микробиотой и модулирующие ее метаболическую активность. Соответственно, в головной мозг уходят ответные волны нейроактивных молекул. Можно предположить, что сами сновидения в какой-то мере оказываются побочным эффектом этого диалога.

Совокупность наблюдаемых абсолютно специфических характеристик организма, связанных со сном, позволяет рассматривать его как особое физиологическое состояние, создающее особый контекст для иммунного ответа (БОН: глава XII). В этой связи самый важный аспект сна – изменяющаяся направленность активности коры головного мозга. В своей предельной форме эта особенность формулируется в висцеральной теории сна (ВТС), развиваемой российским ученым Иваном Николаевичем Пигаревым (Пигарев И. Н., 2013). ВТС предполагает, что физиологический смысл сна заключается в переключении обработки информации центральной нервной системой (ЦНС). Если в состоянии бодрствования ЦНС (преимущественно кора головного мозга) анализирует преимущественно внешние (экстероцептивные) сигналы из окружающей внешней среды (или то, что в этот момент организм/ЦНС считает своей внешней средой), то в состоянии сна ЦНС переключается на анализ «внутренней» информации, поступающей от интерорецепторов, расположенных во всех внутренних органах, но больше всего в ЖКТ. Соответственно, переключение во время сна на иные каналы поступления сигналов (афферентной, входящей информации) отражается и в смене направлений исходящих сигналов из ЦНС (эфферентной информации). Если в период бодрствования эфферентная информация формирует поведение организма во внешней среде, то в период сна исходящая из ЦНС информация должна обеспечивать эффективность работы внутренних органов (висцеральных систем, связанных с обеспечением гомеостаза). В рамках ВТС нарушение циклов сна и бодрствования и развитие связанных с этим нарушением патологий объясняются нарушениями синхронности переключения потоков информации в кору и из коры мозга при переходах между сном и бодрствованием. Существенным доводом в пользу ВТС служит тот факт, что лишение сна ведет к как психологическим, так и желудочно-кишечным расстройствам, и именно кризис в ЖКТ и других внутренних органах является наиболее частой причиной гибели лишенных сна высших животных. Можно предположить, что нарушения в обмене информации между ЦНС и микробиотой – как, например, дублирование этих потоков при сне или бодрствовании, или, напротив, двойное игнорирование, также способно привести к развитию патологических состояний.

Коэволюция микробиома

Но наиболее актуальной в рассмотренной многоплановой связке макроорганизма современного человека и его микробиома можно считать проблему, которую Джастин и Эрика Сонненбурги назвали «уязвимостью индустриализированной микробиоты» (Justin & Erika Sonnenburg, 2019). За миллионы лет прежнего сосуществования между человеком (гоминидами) и микробиотой должно было быть достигнуто, казалось бы, идиллическое единение. На эволюционном масштабе в десятки и сотни миллионов лет пока невозможно различить эволюционное происхождение даже основных представителей микробиоты человека. Однако в масштабе эволюции ближайших предков человека (1–20 млн лет) можно увидеть, что основные бактериальные симбионты кишечника человека, шимпанзе, бонобо и гориллы эволюционировали параллельно с гоминидами.

Анализ штаммового многообразия показывает, что бактероиды и бифидобактерии эволюционировали исключительно внутри линий гоминид на протяжении сотен тысяч поколений хозяев. По времени и форме расхождения линии эволюции этих бактерий достаточно строго конгруэнтны эволюционным линиям ядерных и митохондриальных генов гоминид (Moeller A. H. et al., 2016).

Неудивительно, что взаимопроникновение метаболических и регуляторных путей человека и населяющих его бактерий таково, что метаболизм и некоторые системы макроорганизма можно считать функционально разделенными между человеком и его микробиотой по типу корпоративного аутсорсинга, что вполне соответствует уже упомянутой концепции холобионта. Особенно глубоко проникновение микробиоты в формирование и функционирование иммунной