Наводнение в Уолкертоуне и открытие оси «кишечник-мозг»

Май 2000 года стал переломным моментом для небольшого канадского городка Уолкертон. Сильные ливни вызвали наводнение, которое привело к загрязнению системы водоснабжения бактериями E. coli и Campylobacter jejuni. Источником патогенов стало переполнение фермы по разведению крупного рогатого скота и кур, где ранее фиксировались проблемы с удержанием возбудителей заболеваний. Из пяти тысяч жителей города более двух тысяч тяжело заболели, семь человек погибли. Город фактически прекратил функционирование.

После первоначального выздоровления от острой инфекции сотни бывших пациентов столкнулись с синдромом раздраженного кишечника (СРК) и депрессией. Этот случай стал одним из первых наглядных подтверждений работы так называемой оси «кишечник-мозг». Хотя в воде присутствовала E. coli, решающую роль в катастрофе сыграл C. jejuni. Эта бактерия чувствительна к желудочной кислоте, которая обычно уничтожает большинство микробов. Однако люди, регулярно принимавшие антациды или ингибиторы протонной помпы, имели сниженную кислотность желудка, что позволяло большему количеству бактерий проходить через него. Те, кто использовал ингибиторы протонной помпы, заболевали C. jejuni вдвое чаще.

Механизм воздействия на организм

Добравшись до кишечника, бактерии, недавно обитавшие в организмах животных, чувствовали себя как дома. Для коров и кур C. jejuni является комменсалом, то есть безвредным сожителем. Почему она становится агрессивной в человеческом организме, пока неясно, но этот патоген является главной причиной диареи в США, опережая Salmonella и E. coli. В ответ на вторжение C. jejuni специальные клетки, выстилающие кишечник, начинают выделять серотонин, усиливая перистальтику в ожидании очищения организма.

Даже без полноценной инфекции C. jejuni вызывает тревогу. Клетки кишечника, называемые нейроподами, обнаруживают вторжение и приводят нервную систему в состояние готовности еще до начала иммунного ответа. Это служит ранним сигналом для мозга о проблемах в нижней части тела. Противостояние бактериальной атаке ведут полезные микроорганизмы, такие как бифидобактерии и лактобациллы. Они конкурируют с C. jejuni, не давая ей прикрепиться к стенкам кишечника. Парадоксально, но те, кто недавно принимал антибиотики, лишились этой микробной защиты и пострадали сильнее.

Исследования последствий и связь с психикой

Несмотря на очевидную опасность, власти Уолкертона настаивали на безопасности воды, и жители продолжали ее пить. C. jejuni подавила защитные механизмы микробиома, разрушила слизистую оболочку кишечника и обнажила ткани для инфекции. Прикрепляясь к клеткам, бактерия вырабатывает токсин, останавливающий их деление. Без обновления клеток кишечная стенка начинает протекать, что приводит к воспалению. Именно этот механизм спровоцировал развитие СРК, сопровождаемого депрессией и тревогой.

Профессор Университета Макмастера в Гамильтоне Стивен Коллинз преодолел двухчасовой путь до Уолкертона, чтобы изучить эту ситуацию. На протяжении восьми лет он наблюдал за группой пострадавших, выявив у многих неизлечимый постинфекционный СРК. Коллинз установил значимую связь между этим состоянием и психическими расстройствами. Примечательно, что люди с предшествующей депрессией имели вдвое выше риск развития СРК, что подчеркивает двустороннюю природу диалога между кишечником и мозгом, создающего замкнутый круг.

В некоторых случаях иммунная система не могла остановиться после уничтожения патогенов, что приводило к устойчивому к лечению СРК. Коллинза поддержал его коллега Премысл Берчик, также из Университета Макмастера. Берчик пересадил фекальные образцы пациентов с СРК мышам. Животные впоследствии демонстрировали поведение, характерное для тревожного расстройства. Это доказало, что микробиом кишечника влияет на психическое состояние и что эти состояния могут передаваться от одного организма к другому. После трагедии в Уолкертоне был установлен водопад в память о жертвах, а страдания жителей стали катализатором важных научных открытий.