Как микрофлора кишечника влияет на качество сна?

Исследователи из Университета штата Вашингтон обнаружили доказательства того, что сон может зависеть не только от мозга, но и от живущих внутри нас микробов. Они выяснили, что молекулы клеточной стенки бактерий, известные как пептидогликаны, естественным образом присутствуют в мозге и их количество меняется в зависимости от цикла сна.

Это открытие подтверждает революционную идею о том, что сон возникает в результате взаимодействия между мозгом и микробиомом — партнёрства, которое может изменить наше представление о сознании, эволюции и здоровье. Эта работа открывает новые горизонты в науке о сне, предполагая, что ключ к нашему отдыху может находиться не только в голове, но и в кишечнике.

Что вызывает сонливость? Новый взгляд на связь между кишечником и мозгом

Что заставляет нас спать? Ответ может крыться не только в самом мозге, но и в том, как он взаимодействует с микроорганизмами, обитающими в кишечнике.

Новое исследование, проведённое в Университете штата Вашингтон, указывает на изменение подхода учёных к изучению сна. Исследование показало, что пептидогликан — материал, входящий в состав клеточных стенок бактерий, — естественным образом присутствует в мозге мышей и тесно связан с их режимом сна.

Эти результаты основаны на давней научной идее Университета штата Вашингтон, согласно которой сон может быть результатом взаимодействия между системами организма, регулирующими отдых, и большим сообществом микробов, живущих внутри нас.

«Это добавило новое измерение к тому, что мы уже знаем», — сказала Эрика Инглиш, аспирантка Университета штата Вашингтон и ведущий автор двух недавно опубликованных научных статей, в которых представлены результаты исследования.

Переосмысление сна через призму «состояния холобионта»

Эта точка зрения, согласно которой сон рассматривается в рамках того, что исследователи называют «состоянием холобионта», дополняет растущий объём данных о том, что микробиом кишечника влияет на когнитивные способности, аппетит, половое влечение и другие формы поведения. Это ставит под сомнение устоявшиеся модели познания, ориентированные на мозг, и поднимает новые вопросы об эволюции, свободе воли и будущих подходах к лечению нарушений сна.

Обнаружение пептидогликана (ПГ) в головном мозге подтверждает эту развивающуюся теорию и позволяет предположить, что компоненты стенок бактериальных клеток могут способствовать регуляции сна. Учёным было известно, что ПГ может вызывать сонливость у животных, которым его вводят, но считалось, что эта молекула не может естественным образом попадать в головной мозг.

Исследование Инглиша показало, что серотонин и рецепторы, участвующие в передаче сигналов серотонина, присутствуют в нескольких областях мозга, а их уровень меняется в зависимости от времени суток и от того, лишен ли организм животного сна.

Эти результаты были опубликованы в журнале Frontiers in Neuroscience в соавторстве с давним исследователем сна из Вашингтонского университета и профессором Джеймсом Крюгером. Инглиш и Крюгер также совместно работали над недавней статьёй в журнале Sleep Medicine Reviews , в которой развивается модель сна «состояние холобионта».

Объединение двух основных теорий о том, как работает сон

В этой статье обобщаются две ведущие теории. Первая предполагает, что сон контролируется мозгом и нервной системой. Вторая описывает «локальный сон», при котором небольшие группы клеток по всему телу постепенно переходят в состояние, похожее на сон. Эксперименты показали, что эти состояния возникают в изолированных клетках, что привело к появлению концепции «сна в пробирке».

По мере того как возникает всё больше таких локальных зон бездействия, организм постепенно переходит из состояния бодрствования в состояние сна, подобно тому как в одной комнате за другой гаснет свет.

Новая гипотеза объединяет эти точки зрения и предполагает, что сон — это результат взаимодействия между организмом и его микрофлорой, при этом обе системы действуют независимо друг от друга, но влияют друг на друга.

«Дело не в чём-то одном, а в том и другом. Они должны работать вместе, — сказал Инглиш. — Сон — это действительно процесс. Он происходит с разной скоростью на разных уровнях организации клеток и тканей и возникает благодаря сложной координации».

Микробы, поведение и происхождение сна

Исследователи все чаще приходят к выводу, что микробы в кишечнике тесно связаны с поведением и когнитивными способностями человека. Это новое понимание бросает вызов традиционному представлению о мозге как об единственном источнике мыслей и поведения. Вместо этого мы предполагаем, что многие аспекты нашей деятельности могут быть обусловлены потребностями и эволюцией населяющих нас микробов.

«Внутри нас живёт целое сообщество микробов. У этих микробов гораздо более долгая эволюционная история, чем у любого млекопитающего, птицы или насекомого, — гораздо более долгая, на миллиарды лет длиннее, — сказал Крюгер, которого в 2023 году Общество исследования сна назвало «живой легендой в области изучения сна». — Мы считаем, что эволюция сна началась много веков назад с цикла активности/неактивности бактерий, а молекулы, которые управляли этим циклом, связаны с теми, что управляют когнитивными процессами сегодня».

Исследование Инглиша также подтверждает наличие связи между бактериями и сном. Например, известно, что режим сна влияет на здоровье микробиома кишечника, а бактериальные инфекции связаны с нарушениями сна.

Новый рубеж в понимании сна и микробиома

Эти новые открытия ставят перед нами множество дополнительных вопросов, которые Инглиш надеется изучить.

«Теперь, когда мир осознал, насколько важны микробы не только для развития болезней, но и для поддержания здоровья, самое время расширить наше понимание того, как мы взаимодействуем с микробами и как микробы взаимодействуют с нами», — сказала она.

Ссылка:

«Уровень бактериального пептидогликана зависит от области мозга, времени суток и нарушений сна», Эрика Л. Инглиш и Джеймс М. Крюгер, 26 июня 2025 г., Frontiers in Neuroscience. DOI: 10.3389/fnins.2025.1608302