Вполне вероятно, что региональные и географические различия во вкусовых предпочтениях людей в отношении различных трав и специй эволюционировали таким образом, чтобы стимулировать их потребление, а также обеспечить защиту от наиболее часто встречающихся там заболеваний. Разве острая пища во многих частях развивающегося мира не защищает от желудочно-кишечных инфекций? Разве расстройство желудка не предотвращают травы в блюдах персидской кухни, как и обязательный мятный чай после трапезы в Марокко? Как бы мы ни объясняли использование таких видов еды и напитков во всем мире, вещества растительного происхождения связывают нас и взаимодействие между головным мозгом и пищеварительным трактом с растительным миром. Внутреннюю экосистему человека (кишечную микробиоту) с окружающим миром синхронизирует множество фитохимических веществ, получаемых из пищи, богатой разнообразными растениями, и помогает этому идеально согласованная работа сенсорных механизмов в ЖКТ.
Почему в пищеварительном тракте человека так много сенсоров? Некоторые рецепторы, наподобие тех, которые чувствуют сладкий вкус, играют важную роль в усвоении пищи. Когда рецепторы, отвечающие за сладкий вкус, чувствуют глюкозу (она образуется при переваривании углеводов) или искусственные подсластители, они стимулируют всасывание глюкозы в кровь и способствуют высвобождению инсулина из поджелудочной железы. Эти же рецепторы стимулируют выброс в организм ряда других гормонов, которые посылают сигналы в головной мозг и создают ощущение сытости.
Как именно действуют рецепторы горького вкуса, расположенные в ЖКТ, мы пока не знаем. Моя коллега по университету Катя Стернини, нейробиолог и специалист по энтеральной нервной системе, считает, что некоторые вкусовые рецепторы в ЖКТ могут реагировать на метаболиты, производимые кишечной микробиотой, а изменения в этих рецепторах, вызванные чрезмерным потреблением жиров и их воздействием на микробиоту кишечника, могут играть роль в развитии ожирения. Результаты нашего совместного исследования показали: эта гипотеза причин ожирения имеет под собой веские основания.
Предполагают, что у рецепторов горького вкуса в желудочно-кишечном тракте имеются и другие функции. Например, было установлено, что их стимулирование приводит к выбросу гормона грелина, также известного как гормон голода, который в головном мозге стимулирует аппетит. Я не удивлюсь, если привычка пить горький аперитив в некоторых европейских странах сформировалась потому, что такие напитки стимулируют рецепторы горького вкуса в ЖКТ, вызывают выброс грелина, в результате чего пробуждается аппетит.
Вспомните и об ужасно горьких лекарствах растительного происхождения, применяемых в традиционной китайской медицине. Похоже, что их терапевтический эффект каким-то образом связан с активизацией одного или нескольких из 25 рецепторов горького вкуса в ЖКТ, посылающих целительные сообщения головному мозгу и организму в целом. Еще более интригует недавно открытый факт, что точно такие же обонятельные рецепторы в носу, позволяющие нам наслаждаться запахом роз и прожаренного куска мяса или предупреждающие о том, что молоко скисло, рассеяны по всему желудочно-кишечному тракту. Как и вкусовые рецепторы в ЖКТ, эти обонятельные рецепторы, расположенные в основном на эндокринных клетках, контролируют высвобождение различных гормонов.
Поскольку вкусовые и обонятельные рецепторы расположены не только во рту и в носу, а по всему пищеварительному тракту, их первоначальное разделение на «вкусовые» и «обонятельные» устарело. Теперь ученые понимают, что эти рецепторы являются частью большого семейства химических сенсорных механизмов, расположенных во внутренних органах, и в зависимости от местоположения играют разные роли. Лично я не удивлюсь, если узнаю, что эти химические сенсоры могут принимать сообщения от сообществ микроорганизмов, обитающих в этих органах.
Как нервная система получает свою долю жизненно важной информации, поступающей из столь запутанного источника сигналов, как ЖКТ? Есть же какая-то причина, по которой такая высокопроизводительная система сбора данных встроена в хаотическое смешение частично переваренной пищи и агрессивных химических веществ, перемещающихся по ЖКТ. Однако на самом деле прямого контакта с его содержимым здесь нет, так как сами нейроны находятся внутри слизистой оболочки пищеварительного тракта и напрямую с содержимым кишечника не контактируют, а прибегают к помощи специализированных клеток слизистой оболочки, которые обращены в просвет пищеварительного тракта и собирают информацию обо всем происходящем там. Эти клетки подают сигналы клеткам-посредникам в стенках ЖКТ, в частности эндокринным клеткам, а те, в свою очередь, сигнализируют сенсорным нейронам, в том числе нейронам блуждающего нерва. Уже выявлено и опознано большое число различных сенсорных нейронов, каждый из которых специализируется на определенном виде чувствительности в ЖКТ и реагирует на определенную молекулу, которую выбрасывают эндокринные клетки пищеварительного тракта. Такие нейроны посылают сигналы в энтеральную нервную систему или в головной мозг.
Эндокринные клетки ЖКТ, передающие сигналы нервной системе, играют важнейшую роль в поддержании здоровья и благополучия организма. Если бы мы могли объединить все гормон-содержащие клетки ЖКТ, получился бы самый большой эндокринный орган в организме человека. Эндокринные клетки в стенках пищеварительного тракта — от желудка до конца толстой кишки — могут распознавать широкий спектр химических веществ, содержащихся в еде, и тех веществ, которые создает микробиота. Например, когда желудок пустой, специализированные клетки его стенок производят грелин, который разносится кровью или передает через блуждающий нерв сигналы в головной мозг, где эти сигналы формируют чувство голода. Но, когда человек сыт и тонкая кишка занята перевариванием пищи, расположенные в ней клетки вырабатывают гормоны сытости, которые сообщают головному мозгу, что есть больше не надо, пора прекратить поступление еды.
В дополнение к каналу взаимодействия между головным мозгом и ЖКТ с привлечением эндокринных клеток действует еще одна система нашего организма. Ее образуют иммунная система пищеварительного тракта и производимые ее клетками молекулы воспаления, так называемые цитокины. Иммунные клетки, обитающие в ЖКТ, преимущественно сгруппированы в тонкой кишке. Они известны как пейеровы бляшки; кроме того, иммунные клетки имеются в аппендиксе и в стенках тонкой и толстой кишки. Иммунные клетки ЖКТ отделены тончайшим слоем клеток от пространства внутри кишечника, а некоторые из них, так называемые дендритные клетки, даже проходят через оболочку кишечника и могут взаимодействовать с кишечными микроорганизмами и потенциальными патогенами. Самое важное, что цитокины, высвобождаемые из этих клеток, могут проникнуть сквозь слизистую оболочку кишечника, попасть в большой круг кровообращения и с кровотоком достичь головного мозга. В альтернативном варианте сигнальные молекулы, высвобождаемые гормон-содержащими клетками пищеварительного тракта, посылают сигналы в головной мозг по блуждающему нерву.
Такое количество механизмов, участвующих в информировании нервной системы о свойствах съеденной еды, свидетельствует: наш желудочно-кишечный тракт спроектирован для выполнения куда большей работы, чем простое усвоение питательных веществ. Сложные сенсорные системы ЖКТ выступают в качестве «службы безопасности» организма, собирая информацию из всех областей ЖКТ, в том числе из пищевода, желудка и кишечника, игнорируя массу получаемых сигналов, но поднимая тревогу, когда что-то выглядит подозрительно или какой-то процесс происходит неправильно. Пищеварительный тракт — один из самых сложных сенсорных органов человека.
