Откусите кусочек сочного гамбургера или свежеиспеченного хрустящего багета, попробуйте клэм‑чаудер – похлебку с моллюсками, которую готовят в Новой Англии, вдохните изысканный аромат плитки шоколада… Какой вкус вы чувствуете в каждом случае?

Ответить на этот вопрос вам поможет совокупность рецепторов, расположенных на вкусовых сосочках языка. Эти структуры, находящиеся на наружной мембране клеток, распознают конкретные химические вещества в пище, которую вы едите. Они распознают их, как замóк распознает свой ключ. Когда рецептор соотносит себя с химическим веществом, имеющимся в пище, он посылает сообщение в головной мозг, и там на основе сенсорной информации, поступающей от ротовой полости и языка, создается ощущение конкретного вкуса.

Вкусовые рецепторы языка могут обнаружить пять различных вкусов – сладкий, горький, соленый, кислый и умами[1]. Вкус пищи определяется сочетанием этих вкусов. Кроме того, текстура того, что мы едим – хрустящая упругость моркови, обволакивающая однородность йогурта или бархатистая мягкость тыквы, – стимулирует работу других рецепторов, специализирующихся на распознавании механических свойств еды. Сочетание всех этих ощущений и создает то, что воспринимается нами как вкус. Компании – производители еды умело используют эти знания, разрабатывая свои продукты.

Недавние исследования показали, что не все механизмы и молекулы, которые участвуют в создании вкусовых ощущений, расположены во рту, некоторые из них распределены по всему желудочно‑кишечному тракту. Достоверно это известно о рецепторах горького и сладкого. Фактически в пищеварительном тракте человека обнаружено около 25 различных вкусовых рецепторов горького. Установлено, что вкусовые рецепторы в ЖКТ очень слабо или вообще никак не влияют на формирование вкусового опыта, но мы мало что знаем о роли этих рецепторов в функционировании оси головной мозг – кишечник. Эти молекулы‑рецепторы расположены на чувствительных нервных окончаниях и на гормон‑содержащих клетках в стенке пищеварительного тракта (содержащие серотонин клетки, о которых мы рассказывали в предыдущей главе). Это идеальные позиции для участия в диалоге между головным мозгом и ЖКТ.

Некоторые из этих рецепторов активизируют специфические молекулы, имеющиеся в таких травах и специях, как чеснок, острый перец, горчица и васаби, в то время как другие реагируют на ментол, камфору, перечную мяту, хладагенты и даже на гашиш. Только в кишечнике мыши найдено 28 так называемых фитохимических рецепторов, и не приходится сомневаться в том, что в пищеварительном тракте человека мы обнаружим такое же, а то и более широкое разнообразие рецепторов, чувствительных к химическим веществам в растениях.

Многие добавляют в пищу специи и травы, чтобы стимулировать вкусовые рецепторы на языке и улучшить тем самым вкус еды. Появляется все больше людей, которые верят в лечение природными средствами: в лечебных целях они едят травы или принимают экстракты из них, и знатоки трав приведут вам длинный список их целебных свойств. Во многих частях мира специи являются неотъемлемой частью культуры. Невозможно представить себе блюда индийской и мексиканской кухни без перца чили, персидскую еду – без йогурта со свежей зеленью, а марокканский чай – без мяты.

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.

[1] Умами – пятый вкус, вкус глутамата натрия, характерный для блюд китайской и японской кухни. – Прим. ред.