Кроме газовых пузырьков, образуемых в кишечнике, различные газы присутствуют в нашем теле в мельчайших – молекулярных – концентрациях и выполняют полезную и необходимую роль: участвуют в работе нервной системы. Хорошо знакомые нам даже из школьного курса химии вещества, такие как окись азота (NO), сероводород (H2S), окись углерода (угарный газ, CO), аммиак (NH3), осуществляют «передачу связи». Их молекулы, перемещаясь по телу, воздействуют на клетки головного мозга и центральной нервной системы и передают определенные сигналы, импульсы между нервными клетками. А недостаток некоторых газов может вызывать заболевания.
К своему открытию научный коллектив в составе профессора биологического факультета МГУ Александра Олескина, профессора Бориса Шендерова и Ольги Жиленковой из Института эпидемиологии и микробиологии имени Г.Н. Габричевского, Владимира Кудрина и Петра Клодта из Института фармакологии имени В.В. Закусова, продвигался многие годы.
Как рассказал Александр Олескин корреспонденту «МИР 24», ученых интересовали все вещества, выполняющие такие функции связи – для этого есть термин «нейротрансмиттер». Известные трансмиттеры – органические молекулы, которым несть числа. Биогенные амины, нейропептиды, в том числе опиоиды, всего не перечислишь. Как удалось выяснить, в работе связи участвуют также и газовые молекулы. Причем в сравнительно высоких концентрациях эти газы ядовиты. Но в низких (нано- и микромолярных) дозах прекрасно вписываются в деятельность организма.
«Речь идет не о «пузырьках», а о мизерных, растворенных в жидкостях тканей организма, концентрациях газов-регуляторов, – подчеркнул Олескин. – Они участвуют в важных для организма (в том числе – мозговых) процессах. И в каком-то смысле могут быть названы «инструментами», с помощью которых организм решает определенные физиологические и поведенческие задачи».
Вырабатываются газы (как и белки) в самых разных местах и разными способами. Головной мозг, наряду с другими органами и тканями, оказывается, вырабатывает сероводород и угарный газ – кто бы мог подумать! А вот аммиак образуется, в том числе, в кишечнике.
Как обнаружили исследователи, многие из этих веществ – как газы, так и нелетучие органические соединения, в том числе биогенные амины (серотонин, норадреналин, дофамин, гистамин и др.), вырабатываются не только собственными клетками разных зон человеческого организма, но и живущими в нашем организме микробами. В кишечнике постоянно живет микроскопическая «фауна», которую называют «симбиотической микробиотой». Она тоже весьма многообразна, тут лактобациллы, бифидобактерии, бактероиды, клостридии, кишечная палочка (E. coli), чего только нет.
Перемещаются газовые молекулы по организму также всеми возможными путями, через кровоток и ткани. А на клетку молекула газа воздействует через «ионные каналы» – своего рода «насосы», которые накачивают в клетку и выкачивают из нее ионы. А также через «молекулы-транспортеры», проникающие через клеточную мембрану – это тоже белки, в том числе железосодержащие.
В чем практическое содержание данного открытия, помимо чисто научного интереса? Как известно, «органические функции» начинают нас интересовать, когда они перестают работать – когда мы заболеваем. Вот тут-то выясняется немало интересного.
Так, окись азота может выступать в качестве нейромедиатора в мозговой ткани и в периферической нервной системе, особенно в областях, регулирующих эмоциональные проявления. Мыши, у которых нарушается образование окиси азота (из-за недостатка соответствующего фермента – нейронной NO-синтазы), становятся агрессивными, возбужденными и развивают бешеную половую активность. Они массово вступают в беспорядочные связи, в том числе гомосексуальные.
Сероводород чрезвычайно важен – в низких концентрациях он регулирует ряд процессов в разных органах человека, включая воспалительные реакции, размножение клеток в тканях, передачу нервных импульсов, тонус гладкой мускулатуры. Сероводород особенно влияет на сердечно-сосудистую и нервную системы, выступает как нейропротектор. Недостаток сероводорода проявляется у больных с эпилептическими припадками, психическими расстройствами или патологическими изменениями электроэнцефалограммы. Оказалось, что многие из них имеют дефицит ферментов, продуцирующих сероводород в организме.
Парадоксальный факт: сероводород бывает полезен для организма, а кислород в определенных формах – вреден. Когда кислород переходит в свободно-радикальные формы, он окисляет разные компоненты клетки, и это ассоциируют со старением. А сероводород эти радикальные формы «тушит» как антиоксидант. В то же время больные синдромом Дауна имеют повышенную активность ферментов, образующих сероводород.
Избыток аммиака в организме (гипераммонемия) может быть обусловлен дисфункцией печени или почек, физическим стрессом с избыточной выработкой аммиака скелетными мышцами, а также нарушениями в микробиоте желудочно-кишечного тракта (дисбактериозом). Избыточный аммиак поступает в мозг. Такое состояние, наблюдаемое, например, при циррозе печени, является одной из причин «гепато-энцефалического синдрома». Он выражается в утомляемости, болевых ощущениях, мышечной слабости, потере аппетита, тошноте, рвоте, диарее, болях в спине, боку или животе и многом другом.
Соответственно, и лечить определенные болезни возможно будет, восполняя дефицит соответствующих веществ. А поскольку многие из них вырабатываются микробиотой, больные смогут принимать внутрь соответствующие микроорганизмы.
«На этом пути пока имеются пионерские пилотные разработки, в том числе с использованием полезных микроорганизмов – пробиотиков, которые могут применяться в составе молочнокислых продуктов, таких как йогурт и творог, – отметил профессор Олескин, – или в составе лекарственных рецептур».
Уже сейчас пробиотические штаммы лакто- и бифидобактерий успешно синтезируют окись азота и стимулируют его выработку клетками организма. В таком направлении и можно двигаться дальше.
Леонид Смирнов