Микробиом человека: как на нас влияет многомиллиардный зоопарк микробов

20 августа 2020
363

Пересказываем главные тезисы статьи научного журналиста Робин Маранц Хениг, опубликованной National Geographic.

Автор: научный журналист Робин Маранц Хениг (США) 

Фото: научный фотограф Мартин Эггерли (Швейцария), сканирующий электронный микроскоп, колоризация 


НА ФОТО: КИШЕЧНЫЕ ПАЛОЧКИ ESCHERICHIA COLI, ЖЕЛТЫЕ ЧЕРТОЧКИ НА ФИОЛЕТОВОМ СУБСТРАТЕ, МОГУТ ВЫЗЫВАТЬ ПИЩЕВЫЕ ОТРАВЛЕНИЯ, ОДНАКО БОЛЬШИНСТВО ИХ ШТАММОВ НЕ ПРОСТО БЕЗВРЕДНЫ, НО ДАЖЕ ПОЛЕЗНЫ. ЭТИ БАКТЕРИИ ОБИТАЮТ В КИШЕЧНИКЕ ЧЕЛОВЕКА И ВЫПОЛНЯЮТ РЯД ВАЖНЕЙШИХ ФУНКЦИЙ — НАПРИМЕР, ПРОИЗВОДЯТ ВИТАМИНЫ К И В12, БОРЮТСЯ С БОЛЕЗНЕТВОРНЫМИ МИКРОБАМИ. 

Микробиом каждого человека неповторим. Ученые продолжают исследовать все многообразие способов, которыми микроорганизмы, его составляющие, влияют на наше здоровье, вес, настроение и даже на особенности характера. 

Чем больше ученые исследуют микробов, обитающих в человеческом теле, тем больше они узнают о мощнейшем влиянии этих крошек на наш внешний вид, поведение, даже на образ мыслей и чувства. В самом ли деле состояние нашего здоровья и самочувствие зависят от вирусов, бактерий, одноклеточных грибов и других организмов? Когда говорят о микробиоме, в первую очередь имеют в виду обитателей желудочно-кишечного тракта, составляющих 90 процентов наших микроорганизмов. Однако и в других органах кишит жизнь, в том числе — на любом кусочке кожи. 

Чем больше ученые исследуют микробов, обитающих в человеческом теле, тем больше они узнают о мощнейшем влиянии этих крошек на наш внешний вид, поведение, даже на образ мыслей и чувства.

По мнению оптимистов, в скором будущем станет обычным делом вводить человеку здоровые комплексы микробов в виде пребиотиков (соединений, выполняющих роль субстрата, на котором могут размножаться полезные бактерии), пробиотиков (сами эти бактерии) или путем фекальной трансплантации (пересадка богатого кишечного микробиома от доноров) – чтобы он мог почувствовать себя здоровым. 

Младенчество 


STREPTOCOCCUS PNEUMONIAE, ПОКАЗАННЫЙ ЗДЕСЬ В МОМЕНТ ДЕЛЕНИЯ КЛЕТКИ, МОЖЕТ ВЫЗЫВАТЬ СЕРЬЕЗНЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ, НАПРИМЕР МЕНИНГИТ И ВОСПАЛЕНИЕ ЛЕГКИХ, – ОДНАКО, КАК И ШТАММЫ КИШЕЧНОЙ ПАЛОЧКИ, НЕКОТОРЫЕ СТРЕПТОКОККИ БЕЗВРЕДНЫ. ЭТИ БАКТЕРИИ ОБИТАЮТ НА КОЖЕ И ВО РТУ, В ДЫХАТЕЛЬНЫХ ПУТЯХ И В КИШЕЧНИКЕ. 

Одно из исследований 2019-го года показывает, что даже такое врожденное, казалось бы, качество, как темперамент младенца, может зависеть от того, принадлежит ли большинство бактерий в его кишечнике к одному роду: чем больше бифидобактерий, тем жизнерадостнее ребенок. 

Плод в материнской утробе практически стерилен. Протискиваясь сквозь родовые пути, он встречается с мириадами бактерий. В процессе обычных родов младенец «омывается» микробами, обитающими во влагалище; кроме того, на него попадают кишечные бактерии матери. Эти микробы немедленно принимаются обживать его собственный кишечник, вступая в своего рода общение с развивающейся иммунной системой. Так уже на самых ранних стадиях своего существования микробиом подготавливает иммунную систему к тому, чтобы она правильно работала в дальнейшем. 

Если же младенец появляется на свет с помощью операции кесарева сечения, контакта с материнскими бактериями не происходит, и его кишечник заселяют другие микроорганизмы — с кожи матери и из грудного молока, с рук медсестры, даже с больничного белья. Такой инородный микробиом может осложнить всю дальнейшую жизнь человека. (2018, Поль Вильмс, Центр системной медицины Люксембургского университета).

Детство 


РАЗНООБРАЗИЕ КИШЕЧНОГО МИКРОБИОМА ПРЕДСТАЕТ ВО ВСЕЙ КРАСЕ В ЭТОМ ОБРАЗЦЕ. ПОМИМО ВСЕГО ПРОЧЕГО, МЫ ВИДИМ ЗДЕСЬ ОГРОМНУЮ БАКТЕРИЮ – ОНА В 50 РАЗ ДЛИННЕЕ КИШЕЧНОЙ ПАЛОЧКИ. МИКРОБИОМ КАЖДОГО ЧЕЛОВЕКА НЕПОВТОРИМ. УЧЕНЫЕ ПРОДОЛЖАЮТ ИССЛЕДОВАТЬ ВСЕ МНОГООБРАЗИЕ СПОСОБОВ, КОТОРЫМИ МИКРООРГАНИЗМЫ, ЕГО СОСТАВЛЯЮЩИЕ, ВЛИЯЮТ НА НАШЕ ЗДОРОВЬЕ, ВЕС, НАСТРОЕНИЕ И ДАЖЕ НА ОСОБЕННОСТИ ХАРАКТЕРА 

В Соединенных Штатах пищевой аллергией страдают 5,6 миллиона детей, то есть в каждом классе есть как минимум два-три таких ребенка. Называются самые разные причины, которые могли привести к распространению аллергии, в том числе рост числа детей, рожденных с помощью кесаревого сечения, и избыточное использование антибиотиков, способных уничтожать защищающие нас бактерии. 

Кэтрин Наглер и ее коллеги из Чикагского университета выяснили, как связано распространение пищевой аллергии среди детей с составом их микробиома. В 2019-ом они опубликовали результаты исследования — в кишечнике здоровых младенцев присутствовали бактерии, типичные для правильно развивающихся детей их возраста, а у страдающих аллергией на коровье молоко обнаружились бактерии, более свойственные взрослым. По словам Наглер, переход от детского микробиома ко взрослому, обычно совершающийся медленно, у аллергиков «произошел с ненормальной скоростью» — причина кроется в практике кесарева сечения. 

Юность 


ВЛАЖНЫЕ ГУБЫ ОБЛЮБОВАЛИ ВСЕВОЗМОЖНЫЕ МИКРОБЫ. ЭТО МИКРОБИОМ ОДНОЙ ИЗ ЖЕНЩИН, КОТОРАЯ БУКВАЛЬНО ПОЦЕЛОВАЛА ЧАШКУ ПЕТРИ С ПИТАТЕЛЬНЫМ СУБСТРАТОМ. ЧЕРЕЗ НЕСКОЛЬКО ДНЕЙ КОЛОНИЯ УЖЕ ПРОЦВЕТАЛА. У ЛЮДЕЙ, ЧАСТО ЦЕЛУЮЩИХ ДРУГ ДРУГА, ВОЗНИКАЕТ СХОДСТВО МЕЖДУ МИРКОБИОМАМИ РОТОВОЙ ПОЛОСТИ. 

У многих подростков есть предрасположенность к угревой болезни — и, похоже, существует такое явление, как «микробиом сальных желез». Кожа ребят особенно гостеприимна для двух штаммов бактерии Cutibacterium acnes, связанных с возникновением прыщей. Большинство штаммов этой бактерии безопасны или даже полезны, поскольку сдерживают размножение патогенных микробов; по сути, эта бактерия – основной компонент нормального микробиома лица и шеи. 

Микробиом сальных желез исследовали ученые из Медицинской школы Вашингтонского университета и выяснили, что единственное средство против угрей, приводящее к длительному ослаблению болезни, — изотретиноин срабатывает отчасти благодаря тому, что меняет микробиом кожи, повышая общее разнообразие микробов, среди которых вредоносным штаммам прижиться сложнее. 

Зрелость

Можно ли добиться большего за время тренировок, используя кишечные микробы спортсмена? Исследователи из Гарвардского университета обнаружили, что через несколько дней после марафона в анализах, взятых у бегунов, содержалось значительно больше бактерий Veillonella atypica, чем в анализах участников контрольной группы, не занимающейся бегом. 

Ученые занялись лабораторными мышами и открыли отличный симбиоз — вейлонелла процветает, когда человек, ее носитель, в результате физической нагрузки вырабатывает лактат, которым та питается, и, в свою очередь, приносит пользу человеку, превращая лактат в пропионат, влияющий на работоспособность «хозяина», поскольку, в числе прочего, повышает частоту сокращений сердца и улучшает кислородный обмен, а также, возможно, препятствует развитию воспалений в мышцах. 

Также оказалось, что кишечный микробиом людей, страдающих депрессией, повергает в депрессию и крыс. По сравнению с контрольными животными у них наблюдалась потеря интереса к деятельности, приносящей удовольствие, и повышенная тревожность. Учитывая большую разницу между крысами и людьми, ученые отмечают, что их исследование — новое свидетельство того, что микробиом кишечника способен играть определенную роль в развитии депрессии. Рано или поздно, заявляют они, может настать день, когда с депрессией и другими подобными расстройствами будут бороться, в том числе, и прицельно уничтожая те или иные бактерии в организме человека. 

Старость 

Микробиом одновременно и устойчив, и изменчив. Его уникальная структура во многом формируется к четырем годам от роду, и по-настоящему повлиять на нее могут лишь очень существенные факторы — например, изменение рациона питания, интенсивности физических нагрузок или времени, проводимого на свежем воздухе, применение антибиотиков и некоторых других лекарств. Однако в каком-то смысле микробиом пребывает в постоянном движении, едва заметно меняясь с каждым приемом пищи. У взрослых эти изменения настолько предсказуемы, что ваш возраст можно приблизительно определить, всего лишь ознакомившись с набором бактерий, живущих в кишечнике.