Tôi n những năm 1970 và 1980, các nghiên cứu hàng đầu về truyền thông ruột não có thể được tìm thấy tại Trung tâm Nghiên cứu loét và Giáo dục (CURE), trong khuôn viên của Mỹ Bộ Cựu chiến binh (nay là Bộ Cựu chiến binh Mỹ) ở Tây Los Angeles. Được thành lập bởi Morton I. Grossman, một trong những nhà sinh lý học ưu việt của hệ thống tiêu hóa, CURE là thánh địa của các nhà khoa học và nhà nghiên cứu lâm sàng trên toàn thế giới muốn nghiên cứu loét dạ dày (là một vấn đề sức khỏe lớn vào thời điểm đó) và nói chung hơn, các cơ chế cơ bản về cách thức hoạt động của hệ thống tiêu hóa. Sách đã được viết và những câu chuyện vẫn được kể về trung tâm, sự đột phá khoa học của nó, người sáng lập và nhà lãnh đạo lôi cuốn của nó, và một môn đệ của Grossman tên là John Walsh.

Khi tôi đến Los Angeles vào đầu những năm 1980 để làm việc tại CURE với tư cách là một người nghiên cứu, mục tiêu của tôi là nghiên cứu về sinh học của giao tiếp trong đường tiêu hóa. Chủ đề về tương tác ruột-não đã hoàn toàn vắng mặt trong chương trình giảng dạy tại trường y của tôi tại Đại học Ludwig Maximilian, ở Munich, Đức. Tôi vừa hoàn thành việc lưu trú tại khoa nội tại Đại học British Columbia, ở Va ncodar, và tôi không thể chờ đợi để bắt đầu những gì ban đầu được hình thành như một nghiên cứu sinh đào tạo hai năm để theo đuổi sở thích khoa học của mình.

Vào thời điểm đó, John Walsh là một nhà điều tra trẻ tuổi, tài giỏi, người đã đưa ra rất nhiều quyết định có tầm nhìn xa trông rộng và những ý kiến ​​trái chiều dựa trên cảm xúc ruột thịt của anh ấy , một điều mà tôi chỉ nhận ra sau này trong đời. Anh ta có hứng thú lâu dài với một nhóm các phân tử tín hiệu bí ẩn lúc bấy giờ được gọi là hoocmon ruột gan, hay peptide ruột, hay lần đầu tiên được phân lập từ da ếch kỳ lạ và sau đó là ruột và não của động vật có vú. Vào thời điểm đó, các nhà sinh học nghĩ rằng các phân tử tín hiệu này hoạt động như một công tắc hóa học đơn giản, bật hoặc tắt việc sản xuất axit hydrochloric của dạ dày, hoặc sự tiết ra của hormone tụy, hoặc khả năng co bóp của túi mật. Nhưng trong vài năm đáng chú ý trong cái nôi của nghiên cứu não-ruột hiện đại này, tôi sẽ tận mắt chứng kiến ​​sự hiểu biết của chúng ta về các phân tử tín hiệu này phát triển từ các công tắc bật tắt đơn giản trong ngôn ngữ sinh học phổ biến phức tạp mà hàng nghìn tỷ vi khuẩn trong ruột của chúng ta sử dụng để giao tiếp với hệ thống tiêu hóa và thậm chí não của chúng ta.

Một nhóm các nhà sinh vật học người Ý dưới sự lãnh đạo của Vittorio Erspamer đã phát hiện ra một số peptide ruột đầu tiên trên da của những con ếch kỳ lạ, nơi vai trò của chúng dường như là để giúp ngăn chặn kẻ săn mồi. Khi một con chim non thiếu kinh nghiệm ăn phải một con ếch như vậy, các phân tử này sẽ được giải phóng trong đường tiêu hóa của nó, gây ra phản ứng xấu làm hỏng eal m và khiến con chim hồi sinh con ếch. Điều này đã dạy con chim non không chạm vào loại ếch đó trong tương lai. Và kể từ khi ếch tạo ra một peptide mà các mô của chim phản ứng, kết quả đã chứng minh rằng ếch và chim có chung một hệ thống truyền tin hóa học .

Không lâu sau khi người Ý báo cáo kết quả của họ, Viktor Mutt và các đồng nghiệp của ông tại Viện Karolinska ở Thụy Điển đã tìm kiếm các peptide ruột tương tự ở động vật có vú. Cuối cùng, họ đã chiết xuất và tinh chế các phân tử này ở quy mô công nghiệp từ ruột lợn nấu chín, và họ phân phối chúng cho các nhà điều tra quan tâm trên khắp thế giới. Khi những chất chiết xuất quý giá này được vận chuyển dưới dạng bột đến phòng thí nghiệm của Walsh, chúng tôi đã đối xử với chúng một cách sợ hãi, xem xét khối lượng công việc và thời gian đã được đầu tư để cô lập chúng. Sau đó, chúng tôi đi đến một lò mổ ở Los Angeles vào đầu giờ sáng, trở về với những thùng đựng ruột lợn từ đó chúng tôi tự thanh lọc các peptide ruột. Khi chúng tôi tiêm một trong những loại thuốc thay thế này , một phân tử có tên là gastrin, chúng tôi quan sát thấy dạ dày của động vật bắt đầu tăng cường bài tiết axit hydrochloric. Tiêm một loại peptide ruột khác Bí mật Giật bật bật dịch tiết ra từ tuyến tụy, trong khi tiêm peptide som atostatin có xu hướng tắt cả hai chức năng. Những peptide ruột này cũng được gọi là hoóc môn ruột, vì chúng có thể đạt được các mục tiêu xa trong cơ thể khi được tiêm vào máu, giống như các hoóc môn do tuyến giáp sản xuất hoặc buồng trứng có thể gửi tin nhắn đường dài.

Các nhà khoa học đã không mất nhiều thời gian để phát hiện ra rằng các peptide trong ruột không chỉ có trong các tế bào chứa hoóc môn của ruột mà còn trong các tế bào thần kinh của hệ thần kinh ruột non, chúng sử dụng chúng để điều chỉnh alsis peristis, hấp thụ chất lỏng, và bài tiết. Và khi các nhà thần kinh học bắt đầu tìm kiếm trong não, họ đã tìm thấy các chất giống hệt nhau. Ở đó, các peptide có chức năng như các công tắc hóa học quan trọng có thể bật và tắt các hành vi và chương trình vận động khác nhau khiến chúng ta đói, tức giận, sợ hãi và lo lắng.

Câu chuyện đã có một bước ngoặt bất ngờ vào đầu những năm 1980 khi một nhóm các nhà khoa học tại Viện Sức khỏe Quốc gia, dẫn đầu bởi các nhà sinh học có tầm nhìn Jesse Roth và Derek LeRoith, muốn tìm hiểu xem liệu vi sinh vật có khả năng tạo ra tín hiệu tương tự khônging các phân tử mà Walsh, Mutt và Erspamer đã phân lập từ ếch, lợn, chó và các động vật khác. Họ nuôi các vi sinh vật khác nhau trong nước dùng có chứa chất dinh dưỡng, tách vi sinh vật ra khỏi nước dùng, họ đã kiểm tra chúng về sự hiện diện của insulin, hormone báo hiệu các mô của chúng ta lưu trữ năng lượng từ đường sau bữa ăn.

Trong cả tế bào và nước dùng, họ đã tìm thấy các phân tử tương tự như insulin của con người, đủ để các phân tử kích thích phòng thí nghiệm phát triển tại các tế bào từ chuột để lấy đi năng lượng từ đường. Kết quả ấn tượng này cho thấy lần đầu tiên insulin không xuất hiện ở động vật, như các nhà sinh học đã nghĩ, nhưng đã có mặt trong các sinh vật đơn bào nguyên thủy hơn phát sinh khoảng một tỷ năm trước.

Lần đầu tiên tôi biết về nghiên cứu hấp dẫn của LeRoith và Roth khi họ gửi chiết xuất từ ​​các vi khuẩn khác đến phòng thí nghiệm của Walsh tại CURE, nơi đã sử dụng các xét nghiệm miễn dịch phóng xạ để xác định và định lượng các phân tử này. Những studie này mang lại kết quả đáng ngạc nhiên: ngoài insulin, các đồng nghiệp của tôi đã tìm thấy các phân tử tương tự như các peptide ruột động vật có vú khác. Các phiên bản vi sinh vật cổ đại của nhiều peptide ruột và hormone, bao gồm noradrenaline, endorphin, và serotonin và thụ thể của chúng, đã được xác định.

Roth và LeRoith đã tóm tắt những phát hiện của họ trong một bài báo đánh giá năm 1982 trên Tạp chí Y học New England , viết rằng các phân tử tín hiệu mà hệ thống nội tiết và não của chúng ta sử dụng để giao tiếp có lẽ bắt nguồn từ tủ quần áo. Vài năm sau, tôi bị cuốn hút bởi khoa học phát triển này đến nỗi tôi quyết định tự mình viết một bài báo đánh giá đầu cơ, hợp tác với người bạn Pierre Baldi, một nhà toán học lỗi lạc sau đó làm việc tại Học viện Công nghệ California . Mặc dù một giáo sư ngôn ngữ học nổi tiếng tại UCLA đã cố gắng thuyết phục tôi rằng bạn chỉ có thể nói về ngôn ngữ trong bối cảnh giao tiếp của con người, chúng tôi đã đặt cho nó tựa đề là Are Are Gut Peptides the Words of a Universal Biological Ngôn ngữ. Articl e đã được công bố trên Tạp chí Sinh lý học Hoa Kỳ năm 1991.

Khi tôi đưa bản thảo cho Walsh, anh ấy đã nói đùa rằng: Bạn thật may mắn bài báo đầu cơ này đã được chấp nhận để xuất bản. Những ý tưởng này đi trước thời đại của họ khoảng ba mươi năm. (Như thường lệ, những tuyên bố có tầm nhìn của anh ta, dự đoán của anh ta không còn xa lắm.) Trong bài báo, chúng tôi đề xuất rằng các phân tử tín hiệu này đại diện cho các từ của một ngôn ngữ sinh học phổ quát không chỉ được sử dụng bởi ruột, mà còn bởi hệ thống thần kinh , bao gồm não litt le và não lớn, và bởi hệ thống miễn dịch. Con người không phải là sinh vật duy nhất sử dụng hệ thống thông tin di động này: khoa học đã chứng minh rằng ếch, thực vật và thậm chí cả vi khuẩn sống trong ruột của chúng ta cũng sử dụng nó. Bằng cách áp dụng một cách tiếp cận theo chủ đề ma gọi là lý thuyết thông tin vào dữ liệu sinh học, chúng tôi thậm chí đã suy đoán về lượng thông tin mà các loại phân tử tín hiệu khác nhau từ hoocmon đến chất dẫn truyền thần kinh có thể gửi giữa các tế bào và các cơ quan khác nhau.

Thật không may, thời gian chưa chín muồi để phần còn lại của thế giới khoa học nhận ra tác động của những khám phá ban đầu này. Như Walsh dự đoán, sẽ mất gần ba thập kỷ nghiên cứu về tương tác giữa não và vi khuẩn đường ruột để một lần nữa bước vào giai đoạn er er.

Nhược điểm của làm sạch ruột sớm

Dahlia bước vào phòng khám của tôi trong bộ quần áo đen và kính râm tối màu, như thể cô đang trên đường đến một đám tang. Nhìn thấy nhiều bệnh nhân như vậy, tôi không ngạc nhiên về sự xuất hiện của cô ấy. Chiếc kính tối màu có thể rất nhạy cảm với ánh sáng, thường liên quan đến chứng đau nửa đầu. Hoặc có lẽ trang phục của cô ấy là một chiếc áo choàng mà Dahlia, một phụ nữ bốn mươi lăm tuổi, đang mặc để cố gắng che giấu cảm giác khó chịu của mình.

Dahlia đã hẹn gặp để được giúp đỡ với chứng táo bón khó chữa của cô, nhưng các vấn đề y tế của cô không chỉ giới hạn ở nhu động ruột. Các triệu chứng khác bao gồm đau mãn tính khắp cơ thể, mệt mỏi và đau nửa đầu. Trong các cuộc trò chuyện của tôi với cô ấy, rõ ràng Dahlia bị trầm cảm mãn tính, một tình huống mà cô ấy chỉ quy cho các vấn đề về đường tiêu hóa. Cô ấy nói với tôi rằng những khó khăn của cô ấy với việc đi tiêu đều đặn từ khi còn nhỏ, khi mẹ cô ấy cho cô ấy đi khám thường xuyên .

Đáng tiếc, cách duy nhất Dahlia có thể đảm bảo việc đi tiêu đều đặn là bằng cách sử dụng thụ tinh hàng ngày và bằng cách nhận được các khuẩn lạc cao (thuốc xổ rộng hơn trong đó nước ấm được tiêm vào đại tràng trên) hàng tuần. Không có máy hút sữa hàng ngày, cô nói, cô không thể có bất kỳ chuyển động ruột tự phát nào trong tối đa vài tuần một lần. Dahlia khăng khăng rằng đại tràng của cô đã chết, và không còn có thể vận chuyển bất kỳ nội dung nào của nó, và cô lo sợ rằng mình sẽ trải qua cảm giác khó chịu không chịu nổi nếu cô không đi tiêu hàng ngày. Những sự thật này, kết hợp với nỗi sợ khó chịu do táo bón của cô, đã thúc đẩy niềm tin mãnh liệt rằng cô sẽ không bao giờ có thể ngăn chặn chế độ thuốc xổ này.

Dahlia đã thử nhiều phương pháp trị liệu trước đây, tất cả đều thất bại, và điều trị chứng trầm cảm của cô bằng nhiều loại thuốc khác nhau chỉ có tác dụng thoáng qua đối với chứng táo bón của cô. Dường như một cơ chế không xác định nào đó đã buộc trục mưa ruột của cô luôn quay trở lại chế độ liên lạc bị xáo trộn của nó. Tôi đã ra lệnh cho một loạt các đánh giá chẩn đoán, không ai trong số đó tiết lộ bất cứ điều gì có thể giải thích cho chứng táo bón của cô. Thú vị nhất là, dựa trên một thử nghiệm chuyên ngành gọi là nghiên cứu quá cảnh coloni c, thời gian để chất thải tiêu hóa di chuyển qua đại tràng của cô là hoàn toàn bình thường.

Dahlia cũng bị thuyết phục rằng các triệu chứng lo âu, trầm cảm, mệt mỏi và đau mãn tính của cô là do lên men các chất thải độc hại trong ống thông tin của cô, và việc cô không thể tự loại bỏ các chất thải này có ảnh hưởng lớn đến toàn bộ cơ thể cô. -có. Nhiều bác sĩ khi gặp một bệnh nhân như vậy, với chòm sao triệu chứng và những câu chuyện nghe có vẻ kỳ quái của cô, sẽ tạo thành một nội soi, và cung cấp một đơn thuốc cho thuốc nhuận tràng mới nhất và giới thiệu đến bác sĩ tâm thần. Ngày nay chúng ta biết rằng một chiến lược như vậy sẽ bỏ qua một số yếu tố sinh học quan trọng trong các triệu chứng của bệnh nhân. Có khả năng là người thụ thai Dahlia Rece ed khi còn nhỏ đã can thiệp vào sự phát triển của một thành phần vi khuẩn đường ruột bình thường trong những năm đầu đời, dẫn đến những thay đổi lâu dài trong cách thức vi khuẩn đường ruột của cô giao tiếp với hệ thần kinh. Mặc dù chúng ta vẫn chưa có khoa học để biết chính xác những thay đổi vi khuẩn đường ruột sớm này dẫn đến các triệu chứng như Dahlia, câu chuyện của cô cho thấy mạnh mẽ rằng những thay đổi trong sự phát triển bình thường của hệ vi sinh vật đường ruột khỏe mạnh có thể khiến bệnh nhân có nguy cơ phát triển toms symp tâm thần cũng như một thông tin sai lạc suốt đời giữa ruột và não. Tôi tin chắc rằng trong tương lai chúng ta sẽ có những chiến lược trị liệu để đảo ngược những lỗi lập trình ban đầu như vậy của trục ruột-não. Cho đến lúc đó, một phương pháp điều trị toàn diện bao gồm sự kết hợp giữa phương pháp điều trị dược lý và hành vi để đối phó với các triệu chứng tâm thần của cô ấy, tạo ra sự đa dạng hơn của các vi khuẩn đường ruột thông qua việc uống men vi sinh và chế độ ăn nhiều chất xơ từ thực vật, và sử dụng thảo dược laxativ es để kích thích tiết dịch trong đại tràng có khả năng có lợi. Cách tiếp cận như vậy cũng sẽ giúp xác nhận sự đau khổ của bệnh nhân và câu chuyện độc đáo của cô ấy. Trong trường hợp của Dahlia, phương pháp này không chỉ giúp cải thiện dần các triệu chứng dạ dày của cô mà còn giảm các triệu chứng lo âu và trầm cảm.

Trong những năm qua, tôi đã thấy nhiều bệnh nhân phức tạpCác triệu chứng không thể giải thích được, và một trong những bài học quan trọng tôi đã học được là lắng nghe câu chuyện của họ theo cách không thiên vị, bất kể chúng nghe có vẻ kỳ quặc đến mức nào, và dù chúng có phù hợp với giáo điều khoa học hiện nay đến mức nào. Các sinh viên y khoa không được dạy cách chẩn đoán những bệnh nhân như vậy, do đó, ngay cả một bác sĩ tiêu hóa có kinh nghiệm cũng sẽ dễ dàng vượt qua những giả định sai lầm của Dahlia , như một chứng bệnh tâm lý đặc biệt với cô ấy. Nhưng tôi nghi ngờ rằng ngoài sự phát triển thay đổi của truyền thông vi sinh vật đường ruột, thói quen của cô là một phần còn sót lại của niềm tin cổ xưa và quá bền bỉ rằng các chất thải độc hại tích tụ trong đại tràng đóng vai trò trong tất cả các loại bệnh tật và bệnh tật, cả về thể chất và tâm lý, và làm sạch ruột là phương thuốc cần thiết cho việc này. Niềm tin này, được gọi là khử trùng đường ruột hoặc tự động hóa, gần như cũ bằng giấy cói, và cách điều trị của nó là một phần của truyền thống chữa bệnh cổ xưa ở mọi nơi trên thế giới.

Nghi ngờ ruột

Ở Ai Cập cổ đại và Mesopotamia, người ta tin rằng thức ăn thối rữa trong ruột tạo thành độc tố, sau đó di chuyển qua cơ thể qua hệ thống tuần hoàn và gây sốt, dẫn đến bệnh. Để chữa lành những căn bệnh như vậy, Ebers Paccorus, một văn bản y học của Ai Cập từ thế kỷ thứ mười bốn trước Công nguyên, đưa ra hướng dẫn sử dụng thuốc xổ để điều trị hơn hai mươi vấn đề về dạ dày và ruột khác nhau bằng cách lái xe ra ngoài. Người Ai Cập cổ đại cho rằng thần Thot đã dạy họ về tự động hóa và về việc thanh lọc ruột để tránh bệnh tật. Điều này đã khiến pharaoh đặt tên cho một người được bổ nhiệm là người gác đền trực tràng, ông có nhiệm vụ quản lý các nhà thám hiểm hoàng gia, một trong những hợp đồng thực sự thô sơ đầu tiên trong lịch sử.

Bên kia Biển Đỏ ở Mesopotamia cổ đại, Sumer, memBers của nền văn minh lâu đời nhất của loài người, cũng đã áp dụng các phương pháp để trục xuất bệnh tật. Người Baby và người Assyria cổ đại cũng vậy , những người có máy tính từ đầu năm 600 trước Công nguyên đã đề cập đến việc sử dụng máy hút sữa. Ở Ấn Độ, Susruta, cha đẻ của phẫu thuật Ấn Độ, đã cụ thể trong các khuyến nghị của mình, mô tả trong các văn bản y học tiếng Phạn cách sử dụng ống tiêm, bó hoa và mỏ vịt trực tràng. Truyền thống tiếp tục với các học viên Ayurveda: điều quan trọng nhất trong năm phương pháp trị liệu Ayurvedic giải độc và làm sạch là các phương pháp để làm sạch đường tiêu hóa dưới. Các thầy lang Ayurvedic cũng thường sử dụng niruha basti , một loại thuốc chữa bệnh , để điều trị nhiều loại bệnh, bao gồm viêm khớp, đau lưng, táo bón, hội chứng ruột kích thích, rối loạn thần kinh và béo phì. Và ở Đông Á, các thầy lang Trung Quốc và Hàn Quốc cũng lo ngại về sự nguy hiểm của ruột ô uế. Họ đã mô tả các phương pháp thụ tinh và tưới tiêu đại tràng để kiểm soát sự nguy hiểm của tình trạng ẩm ướt bên trong, mà họ tin rằng có thể gây ra vô số vấn đề, bao gồm cholesterol cao, hội chứng mệt mỏi mãn tính, đau cơ xơ hóa, dị ứng và ung thư.

Những người sáng lập Western y e có ý tưởng khác về việc tự động hóa ảnh hưởng đến cơ thể, nhưng họ đồng ý rằng nó chắc chắn không tốt. Bác sĩ Hy Lạp cổ điển Hippocrates, người được đặt tên là Lời thề Hippocrates, đã ghi lại bằng cách sử dụng các phương pháp điều trị sốt và các mệnh lệnh khác của cơ thể . Hippocrates cũng được ghi nhận với tuyên bố sâu sắc rằng tất cả các bệnh bắt đầu trong ruột. Người Hy Lạp cổ đại đã áp dụng ý tưởng của người Ai Cập rằng thực phẩm thối rữa bên trong chúng ta dẫn đến độc tố gây bệnh, từ đó đưa ra ý tưởng về bốn yếu tố phải được cân bằng để duy trì sức khỏe, một ý tưởng được tổ chức trong suốt thời Trung cổ.

Tại sao con người bị ám ảnh quá lâu với những nguy hiểm rình rập trong ruột của chúng ta? Nhiều bệnh nhân từ các thành phần dân tộc, giáo dục và kinh tế xã hội khác nhau mà tôi thấy trong phòng khám của tôi cũng tin tưởng mạnh mẽ vào ý tưởng này. Họ tin chắc rằng một số quá trình không xác định và phần lớn không có căn cứ về mặt khoa học trong đường tiêu hóa của họ chịu trách nhiệm cho việc tiêu hóa khác nhauvà các vấn đề sức khỏe khác. Trong những năm qua, các quá trình bị nghi ngờ như vậy đã bao gồm nhiễm nấm men candida ở ruột, dị ứng và mẫn cảm với tất cả các loại thành phần chế độ ăn uống, rò rỉ ruột và gần đây nhất là sự mất cân bằng của vi khuẩn đường ruột. Nhiều người trong số các uals cá nhân này đã bắt đầu các thói quen thường tốn kém và cồng kềnh để chống lại các bệnh nghi ngờ này, bao gồm chế độ ăn kiêng hạn chế, bổ sung, và thậm chí cả thuốc kháng sinh. Việc họ vẫn đến phòng khám của tôi với các vấn đề tiêu hóa không suy giảm khiến tôi tự hỏi liệu có bất kỳ phương pháp điều trị nào họ đã thử thực sự tốt hay không, hoặc họ có thể giải tỏa nỗi lo lắng của bệnh nhân.

Con người đã sử dụng tất cả các loại giải thích và nghi thức không khoa học để giảm bớt nỗi sợ hãi và lo lắng của họ đối với các mối đe dọa sức khỏe ngoài sự kiểm soát của họ. Các nghi thức làm sạch chế độ ăn uống đã được đặc biệt phổ biến, bao gồm nước ép và chế độ ăn uống đặc biệt nhằm đạt được một đường ruột sạch, một mâu thuẫn trong chính nó. Ngày nay, những lo lắng cơ bản này đã bị xóa tan một cách đáng kinh ngạc bởi những câu chuyện vô tận từ các tác giả nổi tiếng trong các ấn phẩm nổi tiếng Những câu chuyện làm thay đổi những tuyên bố về những nguy hiểm luôn tồn tại trong những gì chúng ta ăn. Mặt khác, bây giờ chúng ta biết từ các nghiên cứu khoa học rằng có một số giá trị đối với nỗi sợ vi khuẩn trong ruột của chúng ta và của nhiều chất chúng có thể tạo ra. Giống như có những tên tội phạm, những kẻ lừa đảo và tin tặc máy tính trong xã hội loài người, có những vi khuẩn không chơi theo luật. Một số vi sinh vật thoáng qua, đặc biệt là ký sinh trùng và vi rút es, có chương trình nghị sự riêng (thường là sinh sản) và chúng bỏ qua hoặc thậm chí phá hoại sức khỏe và sức khỏe của chúng ta khi chúng theo đuổi nó. Họ đã học cách hack vào hệ thống máy tính tinh vi nhất của chúng ta, bộ não, để sử dụng các chương trình vận hành cảm xúc của nó vì lợi ích ích kỷ của chính họ.

Để chứng minh những vi khuẩn này có thể tinh vi đến mức nào, hãy để tôi chia sẻ một câu chuyện hấp dẫn mà lần đầu tiên tôi nghe thấy mười lăm năm trước tại một cuộc họp của các bác sĩ tâm thần ở San Francisco. Ở đó, RobertSapolsky, một chuyên gia hàng đầu về các bệnh nặng về căng thẳng mãn tính trên não của chúng ta, đã có một bài nói chuyện đầy cảm hứng về một loại vi sinh vật xấu xa nhưng thông minh có tên Toxoplasma gondii . Trong buổi nói chuyện, ông đã mô tả công trình được xuất bản năm 2000 bởi Manuel Berdoy và nhóm nghiên cứu của ông tại Đại học Oxford. Nghiên cứu đó cho thấy tại T. gondii có chương trình nghị sự sinh tồn và sinh sản của riêng mình, nó theo đuổi một cách cực kỳ xảo quyệt và tự cao tự đại.

Trong khi toxoplasma có thể sinh sản ở một nơi chỉ có thể nuôi dưỡng đường tiêu hóa của mèo bị nhiễm bệnh thì ký sinh trùng thực sự có thể xâm nhập vào não của bất kỳ động vật có vú nào (bao gồm cả con người), bằng cách vượt qua hàng rào máu não, có chức năng như một bức tường lửa để cô lập và bảo vệ não từ bất kỳ ảnh hưởng không mong muốn. Một khi mèo bị nhiễm bệnh, sau đó chúng xua tan vi sinh vật này trong phân của chúng . Vì vậy, các bác sĩ phụ khoa khuyên rằng phụ nữ mang thai nên giữ mèo và hộp xả rác của họ ra khỏi nhà, và tránh làm vườn ở những khu vực mà mèo có thể chôn phân xuống đất. Trong thế giới lý tưởng của toxoplasma, mèo bài tiết ký sinh trùng và động vật gặm nhấm sau đó ăn nó. Ký sinh trùng sau đó hình thành các nang tròn trên khắp cơ thể của loài gặm nhấm và đặc biệt là trong não của nó. Một con mèo lần lượt ăn động vật gặm nhấm bị nhiễm bệnh. Các u nang ăn vào sinh sản trong đường tiêu hóa của mèo, mèo thải ký sinh trùng mới nở trong phân của nó, và vòng đời tiếp tục.

Đây là nơi cốt truyện có một bước ngoặt hấp dẫn, chứng thực sự thông minh đáng chú ý của vi khuẩn này. Trong trường hợp bình thường, mầm bệnh từ một con chuột bị nhiễm bệnh sẽ rất khó có thể quay trở lại ở một con mèo vì loài gặm nhấm tránh mèo theo bản năng. Nhưng loài gặm nhấm bị nhiễm toxoplasma không chỉ mất đi nỗi sợ hãi bản năng về mèo mà chúng còn bắt đầu thích những khu vực có mùi như nước tiểu mèo.

Để thực hiện điều này, các nang nhỏ của ký sinh trùng trở thành một khu vực đặc biệt trong não chuột với độ chính xác của một tên lửa hành trình và với thiệt hại tài sản thế chấp tối thiểu. Mục tiêu là hệ điều hành cảm xúc chịu trách nhiệm kích hoạt phản ứng sợ hãi và bay. Chương trình cảm xúc và động cơ này thường gây ra cácchuột chạy trốn trong tiếng rít đầu tiên của một con mèo gần đó, nhưng ký sinh trùng đặc biệt loại bỏ nỗi sợ hãi của chuột. Những con chuột bị nhiễm bệnh tiếp tục thể hiện những hành vi phòng thủ bình thường của chúng đối với những kẻ săn mồi khác ngoài mèo và chúng thực hiện bình thường trên các phòng thí nghiệm về trí nhớ, lo lắng, sợ hãi và hành vi xã hội. Nhưng khi nói đến mèo, các nang không dừng lại ở đó. Chúng cũng tăng cường hoạt động trong các mạch não gần đó kiểm soát sự hấp dẫn tình dục, khiến những con chuột bị nhiễm toxoplasma có mùi mèo trở nên hấp dẫn tình dục với chúng. Sự tấn công thông minh của hệ điều hành não chuột này lấn át phản ứng sợ hãi bẩm sinh bằng cách gây ra sự hấp dẫn tình dục đối với mùi mèo. Nói cách khác, những con chuột bị nhiễm bệnh phát triển một sức hấp dẫn chết người đối với mèo.

Ce thông minh tiến hóa đằng sau những chiến lược này là đáng chú ý. Các công ty dược phẩm đã chi hàng tỷ đô la để phát triển các loại thuốc được thiết kế để thực hiện các nhiệm vụ tương tự mà toxoplasma hoàn thành dễ dàng như vậy. Hầu hết các khoản đầu tư này đã thất bại. Ví dụ, com pound được phát triển để làm giảm phản ứng sợ hãi trong các rối loạn lo âu và để ngăn chặn hành động của CRF, một phân tử liên quan đến phản ứng căng thẳng và các hợp chất được thiết kế để tăng ham muốn ở phụ nữ mắc chứng rối loạn ham muốn tình dục kém linh hoạt đã được chứng minh rõ ràng và chúng đi kèm với các tác dụng phụ nghiêm trọng

Có nhiều vi khuẩn khác đã phát triển những cách thức tinh vi đáng kinh ngạc để thao túng hành vi của động vật chủ. Khi virut dại khiến vật chủ của nó như chó, cáo hay dơi bị tấn công, nó sẽ làm như vậy bằng cách xâm nhập vào một mạch não cụ thể chịu trách nhiệm cho sự tức giận và hung hăng. Điều này làm tăng khả năng động vật bị nhiễm bệnh tấn công và cắn một con vật khác (hoặc con người), do đó chuyển virut có trong nước bọt của nó vào vết thương của nạn nhân. Trong khi ký sinh trùng toxoplasma và virus dại nổi bật về kiến ​​thức chuyên môn cao về hệ thần kinh của vật chủ, nhiều loại vi khuẩn gây bệnh khác, bao gồm vi khuẩn, động vật nguyên sinh vàvi ruses, đã phát triển những cách đáng ngạc nhiên và thông minh để thao túng hành vi của động vật chủ của chúng.

Nếu một hacker đã thao túng hệ thống máy tính của công ty theo cách ký sinh trùng toxoplasma và virus dại điều khiển não, chúng ta sẽ nghi ngờ rằng kẻ lừa đảo infi là một hacker lành nghề có kiến ​​thức chuyên sâu về mã của hệ thống và rằng anh ta đã gây ra Công việc nội bộ. Toxoplasma và bệnh dại đã phát triển để hiểu được sự ra vào của trục não động vật có vú và họ có kiến ​​thức chi tiết về hệ điều hành cảm xúc đạn dược và có thể điều khiển chúng để đạt được mục tiêu.

Tuy nhiên, ký sinh trùng và virus không phải là vi khuẩn duy nhất có khả năng ảnh hưởng đáng kể đến não của chúng ta. Trong thập kỷ qua, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng một số tủ quần áo sống yên bình trong ruột của chúng ta có những kỹ năng ấn tượng không kém, mặc dù chúng không sử dụng những kỹ năng này để chống lại chúng ta. Tuy nhiên, ảnh hưởng của chúng đối với trục não-ruột là sâu sắc.

Do vi khuẩn làm trung gian truyền thông ruột-não?

Chỉ vài năm trước, nhiều người trong chúng ta cảm thấy khó chịu trong tương tác não-ruột nghĩ rằng chúng ta đã xác định được tất cả các thành phần thiết yếu góp phần vào việc giao tiếp não-ruột-não hai chiều.

Chúng ta đã biết về nhiều cách mà đường ruột giữ các tab về tiêu hóa và môi trường của chúng ta: làm thế nào nó cảm nhận được nóng, lạnh, đau, căng, axit, chất dinh dưỡng trong thực phẩm và các đặc điểm khác, trên thực tế, bề mặt ruột của chúng ta được cho là hệ thống cảm giác lớn nhất và tinh vi nhất trong cơ thể chúng ta. Dường như rõ ràng rằng những cảm giác ruột đó đã được chuyển đến não nhỏ và não lớn của chúng ta thông qua hoạt động của các hoocmon, các phân tử tín hiệucủa các tế bào miễn dịch và các dây thần kinh cảm giác, đặc biệt là dây thần kinh phế vị. Kiến thức mới này giải thích lý do tại sao hệ thống tiêu hóa của chúng ta hoạt động hoàn hảo và hầu như không có nhận thức của chúng ta hầu hết thời gian, tại sao ruột lại phản ứng theo cách nó làm với một bữa ăn bị nhiễm độc, và tại sao chúng ta cảm thấy tốt sau bữa ăn ngon.

Chúng tôi cũng biết rằng trong việc quản lý tiêu hóa, hệ thống thần kinh ruột non Bộ não nhỏ trong ruột của bạn hoạt động như một cơ quan quản lý địa phương giữ liên lạc chặt chẽ với chính quyền liên bang, não của bạn, trong trường hợp khẩn cấp. Chúng ta đã học được rằng khi chúng ta trải nghiệm cảm xúc, các chương trình vận hành cảm xúc chuyên biệt trong não tạo ra những âm mưu kịch tính khác biệt diễn ra trong ruột của chúng ta, gây ra một mô hình đặc trưng của các cơn co thắt ruột, lưu lượng máu và tiết ra dịch tiêu hóa quan trọng cho mỗi cảm xúc.

Các bác sĩ lâm sàng trong số chúng tôi hài lòng với kiến ​​thức mới của chúng tôi rằng sự giao tiếp bị xáo trộn giữa não và ruột đóng vai trò nổi bật trong các rối loạn đường ruột chức năng như hội chứng ruột kích thích. Và trái với quan điểm của đại đa số các bác sĩ tâm thần và hầu hết các đồng nghiệp khoa tiêu hóa của tôi, tôi đã nghi ngờ sớm rằng những sửa đổi trong hệ thống truyền thông này thậm chí có thể liên quan đến các rối loạn không tiêu hóa như lo lắng, trầm cảm và tự kỷ.

Tuy nhiên, như thường xảy ra trong khoa học, sự tự tin ban đầu của chúng tôi hóa ra là quá sớm. Mặc dù chúng ta đã phát hiện ra nhiều thông tin liên lạc hai chiều giữa ruột và não , nhưng rõ ràng là cơ thể chúng ta thực sự tổ chức các phản ứng ruột và cảm giác ruột dưới dạng một mạch não phức tạp bao gồm microbiota ruột là một thành phần thiết yếu. Chúng tôi đã đi đến kết luận trước đó và đưa ra các dự đoán trước mà không tính đến vai trò quan trọng này của hệ vi sinh vật đường ruột.

Khi nó bật ra, các phản ứng ruột kích hoạt cảm xúc của chúng ta không bị trói buộc trong các xoắn và co thắt ruột của chúng ta. Họ cũngkích hoạt vô số cảm giác ruột, sau đó quay trở lại não của chúng ta, nơi chúng có thể điều chỉnh hoặc tạo cảm xúc ruột, và nơi chúng được lưu trữ dưới dạng ký ức cảm xúc của một trải nghiệm cụ thể. Và chúng tôi đã nhận ra chỉ trong vài năm gần đây trước sự ngạc nhiên của các nhà khoa học trên toàn thế giới, rằng các micrut ruột của chúng ta đóng một vai trò không thể thiếu trong sự tương tác giữa các phản ứng và cảm giác ruột.

Như chúng ta đã hiểu, khối lượng cuộc sống vô hình này có thể giao tiếp liên tục với bộ não của chúng ta thông qua nhiều tín hiệu khác nhau, bao gồm hormone, chất dẫn truyền thần kinh và các hợp chất nhỏ riad của tôi được gọi là chất chuyển hóa. Các chất chuyển hóa này là kết quả của thói quen ăn uống đặc biệt của vi khuẩn và được tạo ra khi chúng ăn thức ăn thừa khó tiêu của những gì chúng ta tiêu thụ, trên các axit mật do gan tiết ra trong ruột hoặc trên lớp chất nhầy bao phủ ruột của bạn. Trên thực tế, trong cuộc trò chuyện giữa ruột và não, hệ vi sinh vật đường ruột của bạn tham gia vào một cuộc đối thoại đang diễn ra, sử dụng ngôn ngữ sinh hóa tinh vi, tôi sẽ gọi là microbe-speak.

Tại sao vi khuẩn đường ruột và bộ não của chúng ta cần một hệ thống truyền thông tinh vi như vậy? Microbe-speak đã phát triển như thế nào? Để trả lời những câu hỏi này, tôi cần đưa bạn trở lại thời gian xa xôi, trở lại các đại dương giàu có, nguyên sinh của trái đất.

Bình minh của vi khuẩn nói

Xấp xỉ bốn tỷ năm trước, sự sống lần đầu tiên xuất hiện trên trái đất dưới dạng vi sinh vật đơn bào, vi khuẩn cổ. Trong ba tỷ năm đầu tiên tồn tại, vi khuẩn là cư dân sống duy nhất trên hành tinh. Và có hàng nghìn tỷ trong số họ , nhiều hơn cả những ngôi sao trong thiên hà của chúng ta. Chúng trôi nổi trong một vũ trụ biển yên tĩnh nhưng rộng lớn, chứa gần một tỷ loài vi khuẩn vô hình khác nhau có hình dạng, màu sắc và hành vi khác nhau.

Trong khoảng thời gian rộng lớn này, vượt qua thử thách và sai sót của chọn lọc tự nhiên, những vi khuẩn này dần hoàn thiện khả năng giao tiếp với nhau. Để thực hiện điều này, họ đã sản xuất các phân tử tín hiệu để gửi tín hiệu, cùng với các phân tử thụ thể để phục vụ như các cơ chế trang trí cụ thể cho các tín hiệu này. Theo cách này, các phân tử tín hiệu được giải phóng bởi một vi khuẩn có thể được giải mã bởi một phân tử khác gần đó. Và tín hiệu này thực sự kích hoạt một sự thay đổi nhất thời hoặc liên tục trong hành vi của vi khuẩn tiếp nhận. Như Jesse Roth và Derek LeRoith đã phát hiện ra, nhiều phân tử tín hiệu này gần giống với các hormone và chất dẫn truyền thần kinh mà đường ruột của bạn sử dụng ngày nay để giao tiếp với hệ thống thần kinh ruột và não của bạn. Cùng nhau, bạn có thể nghĩ về các phân tử này như một ngôn ngữ cổ xưa tương đối đơn giản giống như các phương ngữ tín hiệu sinh học khác nhau mà các hệ cơ quan khác nhau trong cơ thể bạn sử dụng ngày nay.

Khoảng 500 triệu năm trước, các động vật biển đa bào nguyên thủy đầu tiên bắt đầu tiến hóa trong đại dương và một số vi khuẩn marin e đã cư trú bên trong hệ thống tiêu hóa của chúng. Một trong những động vật biển nhỏ bé đó có thể được tìm thấy ngày nay trong các cơ thể của nước ngọt. Sinh vật này ít hơn một đường tiêu hóa nổi. Đó là một cái ống dài vài mm, có một cái miệng ở một đầu, một hệ thống tiêu hóa chứa đầy vi khuẩn chạy dọc theo chiều dài của nó, và một đĩa dính ở đầu kia để neo con vật vào một tảng đá hoặc cây dưới nước.

Dần dần, các động vật và vi khuẩn đã phát triển mối quan hệ cộng sinh và các vi khuẩn tìm ra cách chuyển thông tin di truyền quan trọng đến động vật chủ của chúng. Thông tin này cung cấp cho động vật chủ một loạt các phân tử mà chúng đang thiếu, nhưng vi khuẩn đã học cách chế tạo trong hàng tỷ năm tri al và lỗi. Một số phân tử này đã trở thành chất dẫn truyền thần kinh, hormone, peptide ruột, cytokine và các loại phân tử tín hiệu khác mà cơ thể chúng ta sử dụng ngày nay.

Trải qua hàng triệu năm, khi các động vật biển nguyên thủy phát triển thành những sinh vật phức tạp hơn, chúng phát triển các hệ thần kinh đơn giản dưới dạng mạng lưới thần kinh bao quanh ruột nguyên thủy của chúng, không khác mấy so với mạng lưới thần kinh ruột non bao quanh ruột của chúng ta ngày nay. Mạng lưới thần kinh ở những sinh vật này đã sử dụng một số chỉ dẫn di truyền mà họ nhận được từ các vi khuẩn để tạo ra các hóa chất truyền tín hiệu, cho phép các tế bào thần kinh truyền thông điệp cho nhau và hướng dẫn các tế bào cơ co lại. Đây là tiền thân của chất dẫn truyền thần kinh của con người chúng ta.

Thật đáng ngạc nhiên, các mạng lưới thần kinh đơn giản này và các phân tử tín hiệu của chúng đã cho phép các động vật nguyên thủy của hàng triệu năm trước phản ứng với thức ăn ăn vào theo cách tương tự, được lập trình như gu ts của chúng ta ngày nay. Khi họ tiêu thụ thức ăn, họ tham gia vào các chuyển động rập khuôn tương đương với các đường tiêu hóa của con người: một loạt các phản xạ đẩy thức ăn ăn vào từ thực quản qua dạ dày và ruột trên, và điều đó giúp xáo trộn các nội dung đường ruột không mong muốn. Khi những con vật này tiêu thụ độc tố, chúng có thể trục xuất chúng khỏi một hoặc cả hai đầu của đường GI, tương đương với con người bị nôn mửa và tiêu chảy liên quan đến ngộ độc thực phẩm. Những động vật biển đầu tiên này có chứa các tế bào có thể tiết ra một số hóa chất để giúp kích hoạt phản xạ tiêu hóa của chúng. Những tế bào tiết này cũng có thể là tổ tiên của các tế bào nội tiết của chúng ta, các tế bào chuyên biệt trong ruột sản xuất hầu hết các serotonin của cơ thể và các hoocmon ruột khiến bạn cảm thấy đói hoặc no.

Sự cộng sinh mới giữa các sinh vật biển nhỏ bé và các vi khuẩn thường trú của chúng đã mang lại nhiều lợi ích cho cả hai. Các động vật đã đạt được khả năng tiêu hóa một số loại thực phẩm nhất định, có được vitamin mà chúng không thể tự tổng hợp và trốn tránh hoặc trục xuất độc tố và các nguy hiểm khác trong môi trường của chúng. Các vi khuẩn trong hệ thống tiêu hóa của chúng có được một môi trường thuận tiện, chứa trong đó chúng có thể phát triển mạnh và vận chuyển miễn phí từ địa điểm này sang địa điểm khác. Tha thu t của vi khuẩn có thể được xem như sớm nhấtphiên bản của hệ vi sinh vật đường ruột trong ruột của bạn.

Mối quan hệ cộng sinh giữa các vi khuẩn đường ruột và vật chủ của chúng hóa ra lại có lợi cho cả hai đối tác đến nỗi nó được bảo tồn trong ảo ly mọi động vật đa bào sống trên trái đất ngày nay, từ kiến, mối và ong đến bò, voi và người. Thực tế là các hoạt động tiêu hóa cơ bản này đã tồn tại qua hàng trăm triệu năm chứng thực cho sự tiến hóa đáng chú ý đã được lập trình vào ruột và hệ thần kinh ruột của nó. Nó cũng làm cho nó dễ hiểu tại sao có một mối quan hệ phức tạp như vậy giữa các vi khuẩn, ruột và não của chúng ta.

Khi các loại động vật phức tạp hơn phát triển, các hệ thống thần kinh nguyên thủy đã phát triển thành một mạng lưới thần kinh phức tạp hơn bên ngoài hệ thống tiêu hóa. Mạng này tách biệt với mạng nhưng vẫn có mối liên hệ mật thiết với hệ thống thần kinh ruột non và nó giữ lại hầu hết các cơ chế báo hiệu. Mạng lưới ne rve mới được xây dựng công phu cuối cùng đã phát triển thành một hệ thống thần kinh trung ương, nơi thiết lập trụ sở của nó bên trong khối cranium.

Dần dần, các hệ thống thần kinh trung ương tiếp quản quản lý các hành vi liên quan đến thế giới bên ngoài ban đầu được xử lý độc quyền bởi hệ thống thần kinh ruột, bao gồm khả năng tiếp cận hoặc rút khỏi các động vật khác khi hoàn cảnh được bảo đảm. Các chức năng này cuối cùng đã được chuyển đến các vùng điều hòa cảm xúc của não, trong khi hệ thống thần kinh ruột của nó phải chịu trách nhiệm về các chức năng tiêu hóa cơ bản, một bộ phận lao động tồn tại trong trục não bộ của chính chúng ta.

Đã hàng trăm triệu năm kể từ khi một số ít vi khuẩn tiếp xúc ban đầu với ruột nguyên thủy của một hoạt hình biển đơn giản al. Nhưng hành trình tiến hóa dài mà chúng ta đã thực hiệnkể từ đó giúp giải thích tại sao ngày nay ruột của bạn, bao gồm cả hệ thần kinh ruột và microbiome của nó, tiếp tục có ảnh hưởng mạnh mẽ đến cảm xúc và sức khỏe tổng thể của bạn.

An An cient Hợp đồng Binding

Hãy dành một chút thời gian để suy ngẫm về những điều kỳ diệu của hệ vi sinh vật đường ruột của bạn. Bộ sưu tập gồm một nghìn loài vi khuẩn này bao gồm số lượng tế bào gấp 1.000 lần so với tồn tại trong não và tủy sống của bạn, và gấp mười lần so với số lượng tế bào người trong toàn bộ cơ thể bạn. Cùng với nhau, hệ vi sinh vật đường ruột nặng gần bằng gan của bạn và hơn cả bộ não hoặc trái tim của bạn. Điều này đã khiến một số người coi microbiota ruột là một cơ quan mới được phát hiện, một trong những đối thủ của sự phức tạp trong não của bạn.

Phần lớn các vi khuẩn đường ruột không chỉ vô hại, mà trên thực tế còn có lợi cho sức khỏe và hạnh phúc của chúng ta; chúng được các nhà khoa học gọi là cộng sinh hoặc cộng đồng. Các cộng sinh có được chất dinh dưỡng từ vật chủ của chúng, và đổi lại chúng giúp giữ cho ruột cân bằng và bảo vệ chống lại những kẻ xâm nhập. Nhưng có một số lượng nhỏ các vi khuẩn có khả năng gây hại, được gọi là mầm bệnh, cũng cư trú trong ruột của bạn. Trong những điều kiện nhất định, những vi khuẩn không đáng tin cậy này có thể biến vũ khí của chúng chống lại chúng ta. Pathobiont có các công cụ phân tử đóng vai trò là pháo để tấn công niêm mạc ruột của bạn, gây viêm niêm mạc hoặc loét. Sự thay đổi lòng trung thành này có thể là hậu quả của việc thay đổi chế độ ăn uống, điều trị bằng kháng sinh hoặc căng thẳng nghiêm trọng và dẫn đến sự tích tụ bất thường hoặc tăng độc lực của một số quần thể vi khuẩn, từ đó biến đổi cộng sinh trước đây thành bệnh lý.

Tuy nhiên, vi khuẩn đường ruột của con người hiếm khi sử dụng các chiến thuật tích cực như vậy. Thay vào đó, họ thường sống hòa thuận với chúng tôi, quan tâm đến các vấn đề riêng của họ, bao gồm tiêu hóa, tăng trưởng và sinh sản. Cũng khôngLiệu hệ thống miễn dịch của chúng ta biến vũ khí đáng gờm của nó thành microbiota ruột. Lý do đơn giản là chi phí cho cả hai bên vượt xa lợi ích. Thay vào đó, cả hai bên cung cấp dịch vụ cho bên kia. Đó là một hợp đồng ràng buộc cổ xưa có chức năng vừa là hiệp ước hòa bình vừa là hiệp định thương mại, đảm bảo lợi ích đối ứng đáng kể cho tất cả những người liên quan.

Sự cộng sinh giữa các vi khuẩn và vật chủ của chúng phát triển ở dạng đơn giản nhất hàng triệu năm trước vẫn tiếp tục trong cơ thể chúng ta ngày nay. Vi khuẩn có được bằng cách có thể sống một cuộc sống đặc quyền trong ruột của chúng ta, đi kèm với nguồn cung cấp thực phẩm liên tục, nhiệt độ vừa phải và đi lại miễn phí không giới hạn. Họ cũng có được kết nối miễn phí với lưu lượng truy cập Internet nội bộ của chúng tôi. Lưu lượng thông tin liên tục được truyền bởi hoóc môn, peptide ruột, xung thần kinh và các tín hiệu hóa học khác. Thông tin này cho phép họ theo dõi trạng thái cảm xúc, mức độ căng thẳng của chúng tôi, khi chúng tôi đang ngủ hoặc thức, và điều kiện môi trường mà chúng tôi tiếp xúc. Việc tiếp cận thông tin cá nhân này giúp các vi khuẩn điều chỉnh việc sản xuất các chất chuyển hóa của chúng không chỉ để đảm bảo điều kiện sống tối ưu cho bản thân mà còn giúp chúng hòa hợp với môi trường ruột của chúng ta.

Đổi lại, các vi khuẩn cung cấp cho chúng ta các vitamin thiết yếu, chuyển hóa các hợp chất tiêu hóa, được gọi là axit mật, được sản xuất bởi gan và giải độc các hóa chất lạ mà cơ thể chúng ta chưa bao giờ thử nghiệm với cái gọi là xenobamel. Quan trọng nhất, họ tiêu hóa chất xơ và các phân tử đường phức tạp mà hệ thống tiêu hóa của chúng ta không thể tự phá vỡ hoặc hấp thụ, và do đó cung cấp cho chúng ta một lượng đáng kể lượng calo bổ sung mà chúng ta sẽ mất trong phân. Vào thời tiền sử, khi mọi người quan tâm đến việc săn bắn và thu thập đủ thức ăn để ăn hơn là mặc quần jean mỏng, lượng calo bổ sung mà microbiota chiết xuất từ ​​thực phẩm đã giúp họ sống sót. Nhưng ngày nay, khi chúng ta ăn quá nhiều thức ăn dư thừa và béo phì là dịch bệnh, lượng calo dư thừa mà vi khuẩn đường ruột cung cấp đã trở thành một trách nhiệm.

Việc tôn trọng các điểm chính của hợp đồng ràng buộc cổ xưa này đã tạo ra sự chung sống hòa bình và cùng có lợi giữa các vi khuẩn và vật chủ tồn tại hàng triệu năm. Đó là một thành tựu đáng kinh ngạc của con người, con người chúng ta đang cách xa một kỷ lục về sự hòa hợp như vậy.

Microbe-speak và Internet nội bộ của bạn

Các vi khuẩn đường ruột của bạn đang tham gia vào các ion đàm thoại đang diễn ra với đường tiêu hóa, hệ thống miễn dịch, hệ thần kinh ruột và não của bạn và như với bất kỳ mối quan hệ hợp tác nào, giao tiếp lành mạnh là điều cần thiết. Nghiên cứu gần đây cho thấy sự xáo trộn của các cuộc trò chuyện này có thể dẫn đến các bệnh GI , bao gồm bệnh viêm ruột và tiêu chảy liên quan đến kháng sinh và béo phì, với tất cả các hậu quả nghiêm trọng của nó, và có thể liên quan đến sự phát triển của nhiều bệnh não nghiêm trọng, bao gồm trầm cảm , Bệnh Alzheimer và tự kỷ.

Việc giao tiếp với não xảy ra trong một số kênh song song, sử dụng các chế độ truyền khác nhau. Điều này bao gồm các phân tử có thể giao tiếp với não dưới dạng tín hiệu viêm, đi qua máu như kích thích tố hoặc đến não dưới dạng tín hiệu thần kinh. Truyền thông qua các kênh này không xảy ra trong sự cô lập; như chúng ta sẽ thấy, có rất nhiều cuộc nói chuyện chéo giữa họ. Vi khuẩn đường ruột của bạn có thể lắng nghe cuộc trò chuyện đang diễn ra trong não của bạn và ngược lại, và luồng thông tin qua các kênh sinh học mà vi khuẩn đường ruột của bạn sử dụng để giao tiếp với não của bạn rất năng động.

Lượng thông tin được phép đi qua hệ thống này phụ thuộc phần lớn vào độ dày và tính toàn vẹn của lớp niêm mạc mỏng lót trên bề mặt ruột, tính thấm của thành ruột của bạn (rò rỉ) và hàng rào máu não. Thông thường, các rào cản này tương đối chặt chẽ và dòng chảy của thông tingiao phối từ vi khuẩn đường ruột đến não bị hạn chế. Nhưng căng thẳng, viêm nhiễm , chế độ ăn nhiều chất béo và một số chất phụ gia thực phẩm có thể làm cho những rào cản tự nhiên này bị rò rỉ.

Để nắm bắt hoàn toàn những gì vi khuẩn của bạn đang làm bên trong bạn, hiện tại, hãy xem xét các kênh truyền thông vi khuẩn khác nhau như một ống dẫn thông tin giống như đường truyền cáp quang hoặc cáp cung cấp cho nhà bạn dịch vụ Internet. Lượng thông tin được truyền qua ống dẫn này khác nhau. Tại một số thời điểm, các vi khuẩn sẽ tải lên các tài liệu văn bản tương đối nhỏ, Trực tiếp và lượng thông tin truyền tải sẽ nhỏ; nhưng tại những thời điểm khác, họ sẽ tải lên một loạt các video clip lớn, chứa nhiều thông tin.

Tuy nhiên, có những cách mà hệ thống truyền thông này hoạt động khác với dịch vụ băng thông rộng tại nhà của bạn. Hợp đồng dịch vụ với nhà cung cấp dịch vụ Internet của bạn giới hạn số lượng thông tin bạn có thể tải lên hoặc tải xuống mỗi giây. Nói cách khác, bạn có một băng thông cố định, tùy thuộc vào việc bạn đã đăng ký gói dịch vụ kinh tế rẻ hơn hay gói cao cấp đắt tiền hơn. Ngược lại, Internet kết hợp giữa các vi khuẩn đường ruột và não của bạn rất năng động, như thể bạn đã có kế hoạch kinh tế trong hầu hết thời gian, nhưng nhanh chóng chuyển sang kế hoạch cao cấp khi bạn bị căng thẳng nói, sau khi bạn ăn tối trong một nhà hàng Pháp bao gồm một món khai vị của gan ngỗng và một miếng thịt ba chỉ xào trong nhiều bơ.

Khi chúng ta chuyển sang các kênh giao tiếp của vi khuẩn nói, hãy bắt đầu bằng cách xem xét vai trò của hệ thống miễn dịch trong tín hiệu vi khuẩn đường ruột đến não. Có một số wa ys mà đối thoại hệ thống não vi khuẩn-miễn dịch này có thể xảy ra, và hậu quả của sự tương tác thay đổi giữa các vi khuẩn đường ruột và hệ thống miễn dịch đã nhận được nhiều sự chú ý gần đây, như rối loạn trong cuộc đối thoại phức tạp này đã impli tạp trongnhiều bệnh về não.

Một phương tiện giao tiếp liên quan đến các tế bào miễn dịch chuyên biệt được gọi là tế bào đuôi gai, nằm ngay dưới lớp lót bên trong của ruột. Các tế bào đuôi gai có các xúc tu có thể kéo dài vào bên trong ruột, nơi chúng có thể giao tiếp trực tiếp với nhóm vi khuẩn đường ruột sống gần thành ruột. Những cảm biến tế bào miễn dịch là một dòng phát hiện đầu tiên. Trong điều kiện bình thường, các thụ thể trên các bộ phận tế bào này được gọi là nhận dạng mẫu hoặc thụ thể giống như thu phí (TLR) Nhận biết các tín hiệu khác nhau từ các vi khuẩn lành tính, đảm bảo hệ thống miễn dịch là tốt và không cần phản ứng phòng thủ. Các tế bào miễn dịch của chúng ta đã học cách giải thích chính xác các tín hiệu hòa bình này từ các tương tác với nhiều loại vi khuẩn đường ruột ngay từ đầu đời. Ngược lại, khi phát hiện thấy vi khuẩn có hại hoặc có khả năng gây nguy hiểm thông qua các cơ chế này, chúng sẽ kích hoạt phản ứng miễn dịch bẩm sinh. Một loạt các phản ứng viêm trong thành ruột gan để kiểm soát mầm bệnh.

Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng chất nhầy bảo vệ bề mặt ruột được sản xuất bởi các tế bào chuyên biệt trong thành ruột và được tổ chức thành hai lớp: một lớp mỏng, bên trong bám chắc vào các tế bào của thành ruột và lớp ngoài, dày hơn và không bị bong ra lớp. Cùng nhau, hai lớp trong suốt gần như vô hình đối với mắt người, chỉ có chiều dài 150 micron, hoặc khoảng một lần rưỡi độ dày của một sợi tóc người. Lớp chất nhầy bên trong dày đặc và không cho phép vi khuẩn xâm nhập, do đó giữ cho bề mặt tế bào epi thelial không có vi khuẩn. Ngược lại, lớp ngoài là nơi chứa phần lớn các vi khuẩn đường ruột của bạn cũng như các phân tử đường phức tạp gọi là chất nhầy, đóng vai trò là nguồn dinh dưỡng quan trọng cho vi khuẩn, đặc biệt là khi bạn ăn nhanh hoặc có ít chất xơ trong chế độ ăn uống.

Khi vi khuẩn xâm nhập vào lớp chất nhầy bảo vệ bao phủ niêm mạc ruột, các phân tử của thành tế bào của chúng kích hoạt sự kích hoạt các tế bào miễn dịch bên dưới niêm mạc ruột sau đó điều chỉnh phản ứng miễn dịch tùy thuộc vào việc, hoặc ở mức độ nào, vi khuẩn gây nguy hiểm. Một phân tử như vậy lipopolysacarit, hay LPS, có tầm quan trọng đặc biệt trong cuộc đối thoại hệ thống miễn dịch vi khuẩn này. LPS, một thành phần của thành tế bào của một số vi khuẩn được gọi là vi khuẩn gram-negati ve, có thể làm tăng sự rò rỉ của ruột, do đó tạo điều kiện cho việc chuyển vi khuẩn vào hệ thống miễn dịch.

Trái ngược với niềm tin phổ biến, không có nhiễm trùng đường ruột với một loại vi khuẩn khó chịu hay vi rút được yêu cầu để kích hoạt phản ứng như vậy của immu hệ thống ne. Những người ăn chế độ ăn nhiều chất béo động vật có sự gia tăng sự phong phú tương đối của các vi khuẩn gram âm như vậy trong ruột của họ, hoặc Firmicutes và Proteobacteria, và do đó có nhiều khả năng tham gia cơ chế kích hoạt miễn dịch này. Và khi viêm, căng thẳng, hoặc chất béo chế độ ăn kiêng quá mức đã làm tổn hại hai rào cản tự nhiên khiến chúng ta bị tách khỏi hàng nghìn tỷ vi sinh vật trong lòng ruột, các vi khuẩn đường ruột hoặc các phân tử tín hiệu của chúng có thể vượt qua niêm mạc ruột với số lượng lớn hơn , gây ra sự tham gia lớn hơn của hệ thống miễn dịch dựa trên ruột, một quá trình viêm có thể lan rộng khắp cơ thể. Quá trình này đã được gọi là nhiễm độc chuyển hóa.

Bất kể hệ thống miễn dịch của ruột phát hiện ra vi khuẩn như thế nào, nó sẽ phản ứng lại bằng cách tạo ra một số phân tử gọi là cytokine. Trong một số trường hợp nhất định, các cytokine này có thể gây viêm ruột toàn bộ cục bộ, như xảy ra trong bệnh viêm ruột hoặc viêm dạ dày ruột cấp tính. Nhưng một khi các cytokine là chi ted trong ruột, những tín hiệu này cũng có thể được gửi đến não. Ví dụ, chúng có thể liên kết với các thụ thể trên các đầu dây thần kinh cảm giác của dây thần kinh phế vị, đường thông tin não-ruột và gửi tin nhắn đường dài vào các vùng quan trọng trong não có thể làm giảm mức năng lượng của bạn, tăng cảm giác mệt mỏi và nhạy cảm đau. , và thậm chí làm cho bạn cảm thấy chán nản. Và với mức độ viêm âm đạo nhẹ hơn, độ nhạy của các đầu dây thần kinh phế vị với các tín hiệu bão hòa giảm, ảnh hưởng đến bình thườngmec hanism ngăn bạn ăn sau một bữa ăn đầy đủ. Can thiệp với cơ chế này thường là một vấn đề đối với bệnh nhân tiêu thụ chất béo chế độ ăn uống cao.

Ngoài ra, các cytokine có thể tràn vào máu, di chuyển đến não như hoóc môn, vượt qua hàng rào máu não và kích hoạt các tế bào miễn dịch có tên là tế bào microglial trong não. Vì phần lớn các tế bào trong não của chúng ta là các tế bào vi mô, đáp ứng với các cytokine, điều này làm cho não trở thành mục tiêu tiếp nhận của hệ thống miễn dịch vi khuẩn đường ruột . Tín hiệu miễn dịch đường dài như vậy từ ruột đến não đã liên quan đến sự phát triển của các bệnh thoái hóa thần kinh như Alzheimer.

Ngoài những cách thức giao tiếp phức tạp với hệ thống miễn dịch của chúng ta, vi khuẩn cũng sử dụng các chất chuyển hóa của chúng để giao tiếp với não của bạn theo những cách ít kịch tính hơn nhưng cũng không kém phần quan trọng. Các vi khuẩn đường ruột rất đa dạng và có rất nhiều gen, có 360 gen vi khuẩn trong ruột cho mỗi gen của con người và có thể tiêu hóa các chất mà chúng ta không thể. Pr này tạo ra hàng trăm ngàn chất chuyển hóa khác nhau, nhiều chất mà hệ thống tiêu hóa của chúng ta không tự sản xuất được. Một số lượng lớn các chất chuyển hóa vi sinh này làm cho nó vào máu, nơi chúng chiếm gần 40 phần trăm của tất cả các phân tử lưu thông. Nhiều người được coi là thần kinh, có nghĩa là họ có thể tương tác với hệ thống thần kinh của chúng ta. Ruột già hấp thụ một số chất chuyển hóa này, chuyển chúng vào máu và nhiều hơn nữa sẽ đưa nó vào máu nếu bạn bị rò rỉ ruột. Sau khi lưu thông, các chất chuyển hóa có thể đi đến nhiều cơ quan trong cơ thể bạn, bao gồm cả não, như một loại hormone.

Một cách quan trọng khác mà các chất chuyển hóa của vi sinh vật báo hiệu cho não là thông qua các tế bào enterochromaffin chứa serotonin trong thành ruột của bạn. Những tế bào này được gắn với các thụ thể phát hiện nhiều loại chất chuyển hóa vi sinh vật, bao gồm các chất chuyển hóa axit mật và axit béo chuỗi vỏ, như butyrate, đến từ ngũ cốc nguyên hạtngũ cốc, măng tây, hoặc món rau yêu thích của bạn. Một số chất chuyển hóa này có thể làm tăng sản xuất serotonin trong các tế bào enterochromaffin, làm cho nhiều phân tử này có sẵn để truyền tín hiệu đến não thông qua dây thần kinh phế vị. Họ cũng có thể thay đổi giấc ngủ của bạn, độ nhạy cảm đau và sức khỏe tổng thể. Trong các thí nghiệm trên động vật, chúng được chứng minh là có ảnh hưởng đến sự phát triển của các hành vi xã hội và lo lắng. Và chúng có thể đóng một vai trò trong việc bạn cảm thấy tốt như thế nào sau bữa ăn lành mạnh giàu trái cây, ngũ cốc và rau quả, hoặc bạn cảm thấy tồi tệ như thế nào sau khi ăn quá nhiều khoai tây chiên béo ngậy hoặc một rổ gà chiên giòn.

Hàng triệu cuộc trò chuyện trong vòng

Điều làm cho vai trò của hệ vi sinh vật đường ruột trở nên hấp dẫn và sâu rộng là thực tế là khối vi khuẩn này đang ngồi ngay tại giao diện phân tách phản ứng ruột và cảm giác ruột của chúng ta. Tùy thuộc vào loại bữa ăn bạn vừa ăn, hoặc ruột của bạn hoàn toàn trống rỗng, hệ thống thần kinh ruột làm thay đổi môi trường ruột và kiểm soát tiêu hóa bằng cách kiểm soát độ axit, tính lỏng, dịch tiết của dịch tiêu hóa và co bóp cơ học của đường tiêu hóa của bạn. Do đó, các vi khuẩn đường ruột liên tục thích nghi với sự thay đổi trong khu vực về tính axit, bài tiết các chất lỏng tiêu hóa quan trọng, các chất dinh dưỡng có sẵn và thời gian chúng phải tiêu hóa chúng trước khi chúng được bài tiết. Tương tự như vậy, khi căng thẳng hoặc lo lắng cao độ khiến các chương trình vận hành cảm xúc của não tạo ra những âm mưu kịch tính diễn ra trong ruột của chúng ta, nó làm thay đổi các cơn co thắt ruột, tốc độ truyền từ dạ dày đến ruột già và lưu lượng máu. Điều này có thể làm thay đổi đáng kể điều kiện sống của vi khuẩn trong ruột non và ruột già, và có lẽ là một trong những lý do tại sao thành phần của vi khuẩn đường ruột của bạn bị thay đổi khi bị căng thẳng. Ngược lại, khi bạn cảm thấy chán nản và mọi thứ trong ruột của bạn chậm lại, vi khuẩncảm nhận những thay đổi này và kích hoạt các gen giúp chúng thích nghi với các điều kiện dịch chuyển đó.

Trong khi đó, các mô ous tiêu hóa, miễn dịch và thần kinh đang bận rộn giao tiếp với nhau, sử dụng các phân tử tín hiệu bao gồm peptide ruột, cytokine và dẫn truyền thần kinh. Điều quan trọng, tất cả các chất này là các yếu tố của ngôn ngữ sinh hóa, nhờ vào lịch sử tiến hóa được chia sẻ lâu dài của chúng ta , thực sự là những phương ngữ xa xôi của siêu vi nói.

Khi các nhà khoa học vượt qua sự ngạc nhiên ban đầu của chúng tôi về vai trò quan trọng của các vi khuẩn đường ruột trong giao tiếp não-ruột và khi chúng tôi điều tra mối quan hệ này hơn nữa trong vài năm qua, mọi thứ trở nên rõ ràng hơn rằng não, ruột và microbiome trong giao tiếp liên tục, chặt chẽ. Chúng tôi bắt đầu nghĩ về bộ não, ruột và microbiome như là một phần của một hệ thống tích hợp duy nhất, với rất nhiều cuộc trò chuyện và phản hồi chéo từ bộ phận này đến người khác . Tôi đề cập đến hệ thống này trong suốt cuốn sách là trục não-ruột-microbiome.

Trong toàn bộ thế kỷ XX, các nhà khoa học không thể nhìn thấy các đối tác vi sinh vật của chúng tôi bởi vì phần lớn trong số họ không thể được phát triển trong phòng thí nghiệm. Cho đến khi các kỹ thuật giải trình tự gen tự động ra đời để xác định các nhóm vi khuẩn và siêu máy tính để xử lý dữ liệu vi khuẩn khổng lồ, chúng tôi không có cách nào tiến hành khảo sát rộng rãi để xác định vi khuẩn nào ở đó, gen nào chúng sở hữu và chuyển hóa chúng tạo ra. Cụ thể hơn, chúng tôi chỉ hiểu biết hạn chế về cách những người chơi khác nhau trong trục não-ruột-microbiome giao tiếp với nhau.

Bây giờ rõ ràng rằng các vi khuẩn đường ruột của chúng ta không chỉ có vai trò đặc quyền trong cơ thể chúng ta. Như chuyên gia về hệ vi sinh vật nổi tiếng David Relman, thuộc Đại học Stanford, đã bày tỏ, đó là vi sinh vật con người là một thành phần cơ bản của ý nghĩa của con người. Ngoài vai trò không thể thiếu của họ trong việc giúp đỡ chúng tôitiêu hóa phần lớn chế độ ăn uống của chúng ta, rõ ràng là các vi khuẩn đường ruột có ảnh hưởng sâu rộng và hoàn toàn bất ngờ đến các hệ thống kiểm soát sự thèm ăn và hệ điều hành cảm xúc trong não, trên hành vi và thậm chí cả tâm trí của chúng ta. Những sinh vật vô hình này trong hệ thống tiêu hóa của chúng ta có một từ để nói khi nói về cảm giác của chúng ta, cách chúng ta đưa ra quyết định dựa trên ruột và cách bộ não của chúng ta phát triển và già đi.