11909 (749446), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Серотонин представляет собой эволюционно консервативный агент, представляющий интерес с позиций микробной эндокринологии. Он ускоряет рост микроорганизмов: дрожжей C. guillermondii (Страховская и др., 1993), бактерий Streptococcus faecalis (Страховская и др., 1993), Escherichia coli (Олескин и др., 1998), Rhodospirillum rubrum (Олескин и др., 1998) и Bacillus brevis (А.П. Зарубина, кафедра микробиологии биологического факультета МГУ, неопубликованные данные). Нами показано также, что серотонин вызывает агрегацию клеток E. coli, R. rubrum и миксобактерий (Олескин и др., 1998); у последних он также стимулирует формирование плодовых тел. Многообразны микробиологические функции такого нейротрансмиттера и полифункционального (регуляторного и цитотоксического) агента, как окись азота (Stamler et al., 1992; Zumft, 1993), также играющего важную роль в ходе взаимодействия макро- и микроорганизма, в частности во время инфекционного процесса (James, 1995). Макроструктура колоний E. coli формируется под влиянием образуемого ее клетками градиента атрактанта — аспарагиновой кислоты (Budrene, Berg, 1995), в то же время представляющей собой нейротрансмиттер у млекопитающих.С каждым годом список нейромедиаторов и гормонов, одновременно выступающих в качестве агенты межклеточной коммуникации, все более пополняется — достаточно указать на сведения о выработке микроорганизмами трансмиттеров глутаминовой и γ-аминомасляной кислоты.

Подобные полифункциональные агенты интересны в двух отношениях: 1) они подтверждают точку зрения о том, что многоклеточный организм подобен коллективу одноклеточных существ, и агенты внутриорганизменной регуляции соответствуют сигнальным веществам, отвечающим за коммуникацию между свободноживущими клетками; 2) взаимодействие макро- и микроорганизмов в разных ситуациях (пищеварение, выработка кожных секретов, инфекционный процесс) опосредуется низкомолекулярными агентами. Так, значительный интерес представляет такой нейромедиатор (функционирующий также как гормон надпочечников) как норадреналин. Установлено, что норадреналин стимулирует рост некоторых бактерий семейств Enterobacteriaceae и Pseudomonadaceae. У патогенных штаммов E. coli норадреналин стимулирует синтез адгезина К99 и Шига-подобных токсинов I и II (Lyte, 1993; Lyte et al., 1996). Норадреналин присутствует в пищеварительном тракте, и его синтез резко интенсифицируется в ответ на проникновение инфекционного агента, такого как патогенные штаммы E. coli. Поэтому стимуляция роста E. coli норадреналином интерпретируется в литературе (Lyte, 1993) как свидетельство эволюционной адаптации, позволяющей патогенным штаммам этой бактерии использовать ради ускорения собственного развития продукт защитной реакции макроорганизма. На этом примере можно показать, что микробная эндокринология имеет большое значение для медицины.

Что касается серотонина, окиси азота, аспарагиновой, глутаминовой и γ-аминомасляной кислот, то все эти сигнальные агенты вырабатываются, по-видимому, обоими партнерами во взаимодействии макроорганизма и населяющих его микробных биоценозов — микробиоты (в кишечнике, кожных покровах, дыхательных путях, мочеполовой системе и др.). Причем, не только бактерии реагируют на "хозяйские" медиаторы (см. выше о микробных эффектах серотонина и норадреналина), но и макроорганизм-хозяин — на микробные сигнальные агенты.

"Важной иллюстрацией способности микробиоты поставлять хозяину сигнальные молекулы является образование γ-аминомасляной кислоты (ГАМК) в реакции декарбоксилирования глутамата. ГАМК является одним из основных тормозных нейромедиаторов... Кроме того, бактериальная ГАМК оказывает влияние на моторную деятельность толстой кишки. Снижение ее выработки микробиотой и поступления в нервную ткань толстой кишки приводит, как мы полагаем, к снижению порога болевой чувствительности" (Бабин и др., 1994, С. 69). Подобные факты свидетельствуют об участии эволюционно-консервативных сигнальных молекул во взаимоотношении макроорганизма и его микрофлоры — теме интенсивных междисциплинарных исследований последних лет. Жизнедеятельность макроорганизма и населяющих его поверхность и внутренние органы микроорганизмов регулируется по принципу обратной связи. Неполноценное функционирование симбиотической микрофлоры дестабилизирует организм животного. В то же время дисбаланс в функционировании животного макроорганизма (дистресс, неправильное питание, инфекционный процесс и др.) вызывает, по имеющимся данным, изменение состава эндогенного микроценоза. Эти исследования имеют несомненное медицинское значение, в том числе и при разработке диет, учитывающих тот факт, что мы кормим не только себя, но и целый "мир прокариот", чье гармоничное функционирование жизненно важно для человека.

2. Биополитика и микробная эндокринология

Представляя собой эволюционно консервативные молекулы жизни, наделенные важными и многообразными функциями, нейромедиаторы и гормоны в то же время имеет отношение к еще одному аспекту смены парадигм в современной биологии. Меняются не только взгляды на факторы, породившие наиболее примитивные формы живого; столь же радикальным изменениям подвергаются взгляды на эволюционно продвинутые формы живого, включая человека. Еще недавно считалось "дурным тоном" и "социальным дарвинизмом" проводить параллели между концепциями биологии и нашими знаниями о человеческом обществе, культуре, психике — всем тем, что рассматривалось как поприще для комплекса социальных и гуманитарных наук, отделенных дисциплинарной "китайской стеной" от естественных наук, к которым причисляли биологию. В настоящее время все больший интерес ученых вызывают биологические факторы. влияющие на поведение человека, его потребности, память, эмоции, пути приобретения знаний о мире. На гребне волны сближения биологического и социогуманитарного знания расцветает биополитика — стыковая область научного знания, посвященная эволюционной предыстории человеческого социума и политических систем, значению биологических факторов в политическом поведении человека и, в целом, политической роли биологии в современном мире (Caldwell, 1964; Somit, 1968, 1972; Flohr, Tonnesmann, 1983; Vlavianos-Arvanitis, 1985, 1991; Зуб, 1987; Gusev et al., 1991; Masters, 1991; Влавианос-Арванитис, Олескин, 1993; Олескин, 1994; Oleskin, Masters, 1997).

Например, серотонин имеет прямое отношение к биополитической проблеме нейрофизиологических механизмов властных отношений (доминирования и подчинения). В диапазоне от сверчков и омаров (Masters, 1994) до обезьян (McGuire, 1982;Raleigh, McGuire, 1994) доминирующие особи имеют повышенные уровни серотонина в крови. Так, у зеленых мартышек-верветок самец-доминант имеет его в ~1,5 раза больше, чем недоминирующие особи. Исследования на студентах-добровольцах показали, что у людей также имеет место корреляция между уровнем серотонина в крови и социальным рангом, хотя и более сложная, чем у других изученных приматов (Madsen, 1994). При этом выявлено по крайней мере два различных типа человеческих личностей:

• "агрессивные конкуренты" (амбициозные, энергичные, эгоцентричные, готовые преступитть моральные запреты — "маккиавелевский тип"), у которых содержание серотонина в сыворотке крови возрастает по мере повышения социального ранга;

• "уступчивые моралисты" (убежденные, что "можно совершать поступок, только если ты уверен, что он морально справедлив"), у которых, наоборот, содержание серотонина убывает по мере повышения социального ранга (Madsen, 1994).

Отличия людей от других приматов указывают на уникальные черты человека и человеческого общества, в частности, на тот факт, что иерархии доминирования-подчинения в человеческом обществе более многоплановы, чем в группах других приматов. Впрочем, и эти отличия могут в какой-то мере иметь нейрологическую подоплеку: человеческое поведение находится под влиянием не только серотонина, но и других нейромедиаторов, в первую очередь норадреналина (связанного с "зависимостью человеческого поведения от вознаграждения") и дофамина (предположительно стимулирующего "поиск новизны": Masters, 1994). В зависимости от уровней других нейромедиаторов эффект одних и тех же концентраций серотонина может проявляться по-разному.

Поскольку серотонин отвечает за ингибирование процессов возбуждения во многих участках мозга, то снижение его концентрации уменьшает контроль за импульсивным поведением. Приведет ли, в случае человеческого индивида, этот эффект снижения содержания серотонина к депрессии, вспышкам насилия, попыткам самоубийства илиже никак не проявится, зависит от социально-культурных факторов и характерологических черт личности (которые, как отмечалось выше, находятся под влиянием также и других нейромедиаторов). Борьба с хронической депрессией и другими состояниями, связанными с недостаточным уровнем серотонина в мозгу человека, велась в США с использованием лекарственного препарата "Прозак", ингибирующего поглощение серотонина пресинаптическим нейроном и тем самым повышающего его действующую синаптическую концентрацию.

В настоящее время на биологическом факультете МГУ ведутся исследования, направленные на разработку метода непосредственного введения серотонина в кровь для снятия состояний депрессии и повышения обучаемости и социальной активности индивидов. Поскольку серотонин представляется всеобщим "фактором социальности", он побуждает к агрегации и группированию не только свободноживущие одноклеточные организмы, но и клетки крови в организме многоклеточного животного. В результате возникает угроза формирования тромбов в кровяномрусле, поэтому серотонин предполагают вводить в кровь в комбинации с антикоагулянтом гепарином (Кондашевская, Ляпина, 1996; Кондашевская и др., 1996). Отметим, что комплекс серотонин—гепарин, помимо антидепрессивной активности, обладает еще и способностьюулучшать снабжение тканей кислородом, что позволяет использовать его для борьбы с разными формам гипоксии.

Окись азота привлекает интерес биополитиков, поскольку именно это вещество вырабатывается кожей при взаимных ласках (груминге) у животных и человека. Как летучее низкомолекулярное вещество, окись азота легко проникает в мозг, где и вызывает эффект, улучшая настроение. Отсутствие чувствительности к окиси азота (мутация по соответствующим рецепторам) у мышей вызывает к жизни мышей-садистов, способных к агрессивному сексу и убийству сородичей, но не к ласкам (имеются аналогичные гипотезы в отношении некоторых типов людей-маньяков и серийных убийц: см. Masters, 1994).

Этот краткий экскурс в проблематику биополитики помогает поставить в нужную перспективу информацию об эффектах серотонина и других медиаторов в микробных системах. Напомним, в частности, наши данные о стимуляции серотонином агрегации микробных клеток и таких коллективных событий в мире микробов как формировании миксобактериальных плодовых тел (Олескин и др., 1998). Серотонин выступает как всеобщий фактор социальности в мире живого и это, несомненно, проявляется и у приматов, где серотонин способствует упорядочиванию иерархических и неиерархических социальных взаимоотношений (в том числе и у Homo sapiens).

Cоциально-структурирующую роль выполняют, по-видимому, и некоторые другие нейротрансмиттеры, а также нейромодуляторы (вещества, повышающие/ понижающие эффективность работы нервных синапсов). Так, пептидные нейромодуляторы (эндорфины, энкефалины), будучи болеутоляющими веществами и "веществами удовольствия" (они вызвают эйфорию — ощущение счастья), представляют собой внутреннюю "награду" индивиду за то или иное поведение. В частности, они подкрепляют собой альтруистические акты и — что важно для стыка биологии и юриспруденции — вырабатываются у законопослушных людей, вознаграждая их за соблюдение законов, даже если оно чревато отрицательными последствиями с эгоистической точки зрения (Gruter, 1991). Подобные факты представляют своеобразный нейрофизиологический базис для одного из направлений биополитики, как ее интерпретирует Президент Биополитической Интернациональной Организации А. Влавианос-Арванитис (Vlavianos-Arvanitis, 1985, 1991) — биозаконодательства (биоюриспруденции). В связи с микробной эндокринологией интересен тот факт, что одно из основных "веществ удовольствия" — b -эндорфин — синтезируют некоторые одноклеточные организмы, например инфузория Tetrahymena pyriformis и амеба Amoeba proteus (Lenard, 1992).

3. Микробы как многоклеточные существа. Колония как аналог нервной системы.

Традиционная парадигма микробиологии об одноклеточности микроорганизмов была подвергнута сомнению в свете данных о сложности структуры микробных колоний, о клеточной дифференциации и координации поведения микробных клеток в составе колоний. Микроорганизмывсе чаще рассматриваются, наподобие клеток многоклеточного организма (Шапиро, 1988; Олескин, 1993; Lyte, 1993), в роли структурных единиц целостных микробных колоний как организмоподобных структур. Поэтому присутствие "гормонов у микроорганизмов предположительно представляет собой форму межклеточной коммуникации и, соответственно, может служить основой для примитивной нервной системы" (Lyte, 1993, p.343).

Тот факт, что серотонин и другие нейромедиаторы оказывают влияние и на нервные клетки мозга, и на микробные колонии, представляет интерес с позиций новой формирующейся микробиологической парадигмы, рассматривающей микроорганизмы как многоклеточные существа и, в частности, сопоставляющей микробную колонию с примитивной нейронной сетью (Lyte, 1993). Помимо эволюционно консервативного характера биологически активных соединений, играющих роль нейромедиаторов у высших животных (норадреналин, серотонин, окись азота и др.) и действующих на развитие, дифференцировку и социальное поведение микроорганизмов, важным фактом является структурное сходство микробной колонии с нейронной сетью. Например, клетки в микробной колонии формируют контакты, напоминающие синапсы, а некоторые клетки отличаются экстраординарной длиной (аналоги аксонов нервных клеток? См. Шапиро, 1988). В этой связи примечательно, что микромолярные концентрации серотонина стимулируют формирование экстраординарно длинных клеток у E. coli (Олескин и др., 1998) — предполагаемых агентов передачи информации от одного участка микробного социума (колонии) к другому.

Характеристики

Список файлов доклада