Микробиом: взгляд на бактерии под новым углом

21.02.2020 Инфекции  Нет комментариев

Понятия «микроб» и «бактерия» в нашем сознании еще не утратили свой однозначно враждебный контекст. Безупречно чистые руки и душ дважды в день всегда считались залогом здоровья, пусть даже просто в теории. Но микробиологи не прекращают глубоко изучать наш «внутренний мир», и новые факты требуют пересмотреть отношение к этой микровселенной. Именно так можно смело назвать триллионы бактерий, которые временно или многие годы с нами сосуществуют в течение жизни.

Под термином микробиом объединили геном всех видов микробов и других микроорганизмов, которые рассредоточены по всему организму. В то время как геном человека насчитывает 23 тыс. изученных генов, геном микробиоты превышает это количество в 360 раз.

Микроорганизмы «благоустроены» в кишечнике и на коже, во влагалище и в ушных раковинах, на слизистых оболочках рта и носовой полости, но везде в разных количествах. Их максимальная масса сосредоточена в толстом кишечнике, и предельное разнообразие микрофлоры (микробиоты) наблюдается именно здесь. В других же локализациях численность этого специфического «населения» совсем незначительна.

Общий вес человеческого микробиома составляет от полутора до двух килограмм. По этой причине все чаще его начинают рассматривать в качестве самого крупного из внутренних органов.

Колонии бактерий в прямом смысле слова живут своей жизнью. Они общаются между собой, защищаются и нападают, выделяют полезные и опасные метаболиты. На первый взгляд, эта бурная деятельность для нас незаметна. Но на деле большое количество заболеваний возникает лишь потому, что какие-то виды стремительно гибнут или просто ощущают себя чересчур некомфортно.

Как происходит процесс «заселения»
К моменту рождения мы уже обладаем начальным микробиомом. Это уменьшенная и точная копия материнской микробиоты. Первые микроорганизмы проникают сквозь ткани плаценты еще в первом триместре беременности, а в процессе естественных родов «присоединяются» следующие группы бактерий. В дальнейшем количество видов растет в период грудного вскармливания.

Одни из последних исследований в очередной раз доказали преимущество именно естественных родов. Микробиом родившихся при помощи кесарева сечения и тех, кто родился самостоятельно, сильно отличается в пользу последних. То же самое касается искусственного или комбинированного кормления в сравнении с только грудным.

У ребенка 4-5 лет основа микробиома почти сформирована, но предельного разнообразия этого бактериального мира человеческий организм достигает не ранее 18 лет. При этом на состав микробиоты влияет не только количество прожитых лет. Его вариации напрямую зависят от пола (у женщин — богаче), от расы и проживания в той или иной географической зоне. Разделить всех людей на интротипы по доминирующим видам микробов попросту невозможно. Бактериальный состав каждого человека уникален по аналогии с его отпечатками пальцев.

Друзья или враги?
Раз и навсегда разделить микробиом на категории «плохих» и «хороших» еще невозможно. Безусловно, существуют откровенно опасные виды, но и они могут и не мешать, пока «агрессоров» контролирует иммунитет. Как только защита ослабевает, со стороны отдельных колоний происходит атака.

Точно так же двояко поведение и условно хороших бактерий. Пока их количество не выходит за рамки, у нас все хорошо. Но как только у них возникают условия для бесконтрольного размножения или миграции, происходит ряд изменений на клеточном уровне. Спустя некоторое время наше самочувствие меняется в худшую сторону.

Важные функции микробиома
Формирует иммунитет. Микробиом «обучает» иммунную систему отличать «своих» от «чужих», регулирует воспалительные процессы. От баланса между выделяемыми провоспалительными и противовоспалительными метаболитами напрямую зависит даже наша продолжительность жизни.

Микробиом: взгляд на бактерии под новым углом — фото №2Регулирует кишечную моторику и обеспечивает необходимой энергией. В ЖКТ колонии бактерий перерабатывают пищу и оставляют ее нам в виде ферментов. Кроме этого, сигнализируют жировой ткани о необходимости накопления жира. Людей с лишним весом этот факт мало радует, но в остальных случаях эта функция имеет большое значение.

Микробиом: взгляд на бактерии под новым углом — фото №2Выполняет детоксикацию ксенобиотиков. Нейтрализует и устраняет из организма токсины с помощью выделяемых жирных кислот (ацетата, бутирата и пропионата).

Чем разнообразнее «коллекция» микробиоты, тем крепче здоровье и лучше качество жизни. Но этот состав непостоянный. Он меняется не только в течение жизни, но даже зависит от времени суток. Если резко сокращается численность определенных колоний, мы фактически теряем «набор инструментов», который организму был нужен для полноценной работы. При ослабленном иммунитете защитный барьер не справляется и начинают прогрессировать заболевания. Некоторые из них никогда не связывали с расстройствами в микробиоме.

Используя в качестве надежного посредника гормональную или иммунную систему, микробы постоянно «общаются» с головным мозгом. Эта связь происходит через нейротрансмиттеры и блуждающий нерв. Доказано, что здоровье кишечной микрофлоры обеспечивает здоровое развитие мозга. И наоборот.

Еще недавно в причинах беспричинной тревоги, агрессивного поведения, апатии и снижения памяти мало кто мог заподозрить проблемы у наших микробов. Но оказывается, что разлады в гомеостазе микробиоты провоцируют не только когнитивные расстройства, но и тесно связаны с развитием шизофрении, биполярных расстройств и аутизма.

В процессе борьбы с лишним весом по традиции мы часто используем «классику»: повышаем физическую нагрузку и придерживаемся специальных диет. При этом очень часто вес не снижается, а в отдельных случаях продолжает расти. Все объясняется тем, что мы бьем мимо цели. В это время интенсивность метаболизма существенно снижена просто потому, что в микрофлоре идет дисбаланс: к примеру, сильно изменилось соотношение бактерий Bacteroidetes и Firmicutes. В результате резко снижено производство короткоцепочечных жирных кислот, замедлена кишечная моторика, и организм извлекает из пищи максимальное количество калорий.

Причиной сахарного диабета 2 типа также выступает дисбиоз в микробиоте. На фоне возникающей инсулинорезистентности (невосприимчивости клеток к инсулину) из пищи не усваивается сахар, и в больших количествах остается в крови.

Исследования ученых из США и Германии подтвердили вероятность того, что критические изменения в составе микробиоты напрямую связаны с развитием рассеянного склероза. У страдающих этим заболеванием обнаружили в избытке бактерии Acinetobacter calcoaceticus и Akkermansia muciniphila, в то время как количество вида Parabacteroides distasonis было существенно снижено.

У больных с ишемической болезнью сердца обнаружен дисбаланс в соотношении Firmicutes/Bacteroidetes и низкое содержание бактерий Phylum при возросшем количестве лактобацилл. Количество Faecalibacterium prausnitzii, которые обладают противовоспалительным действием, тоже значительно меньше в сравнении со здоровыми испытуемыми. А в микробиоме пациентов с сердечной недостаточностью зафиксировали нетипичное размножение видов Acinetobacter, Veillonella и Ruminococcus и сокращение семейств Faecalibacterium, Oscillibacter и Alistipes.

Кроме этого, официальные результаты многих исследований показали, что измененный в составе микробиом ЖКТ имеет решающее значение для развития инфаркта или инсульта. Также при помощи многих сложных механизмов такие перемены способствуют восприимчивости всего организма к раковым заболеваниям.

Что касается кожного микробиома, количественные и качественные нарушения в его видовом разнообразии аналогично приводят к серьезным проблемам. Среди самых распространенных поражений кожи, вызванных этой причиной, — атопический дерматит, псориаз и волчанка.

Что приводит к проблемам
Антибиотики
Лекарственных препаратов, которые влияют на патогенных микробов исключительно местно, на сегодняшний день не существует. В процессе лечения параллельно гибнет колоссальное количество необходимых организму «хороших» бактерий.

Наиболее опасно в этом отношении частое применение антибиотиков в детском возрасте. Вторичная терапия пробиотиками (живыми бактериями) далеко не всегда эффективна. Каждый организм в индивидуальном порядке принимает или не принимает какие-то виды бактерий. В результате они могут банально не прижиться в сложной среде уже существующей микробиоты. В этом плане лучший результат принесут пробиотики — вещества, помогающие расти полезным микроорганизмам.

Несбалансированное питание
Употребление ферментированных продуктов, изобилие красного мяса и регулярные перекусы фастфудом — стабильно разрушают микробиоту. Низкое содержание в рационе растительных волокон провоцирует размножение патогенных бактерий. Появляется угроза митохондриальных нарушений и кишечной проницаемости. Иммунная система резко ослабевает, открывая дорогу любым воспалениям.

Нарушение биологических ритмов
Микробы не могут отслеживать реальное время, но существуют в соответствии со строгими циркадными ритмами. Время отдыха и максимальной активности для них очевидно. Каждое наше бодрствование после полуночи — «бьет» по микрофлоре сильнее, чем мы можем представить. К примеру, достаточно всего двух ночей, проведенных во сне менее 5 часов, чтобы вдвое сократилось количество штаммов полезных бактерий в пищеварительном тракте.

Низкая физическая активность
Исследования микробиома спортсменов показали, что по разнообразию их «коллекция» видов значительно богаче микробного состава обычных людей. В процессе физической активности происходит кинетическое действие, в результате которого микробиом очищается. Во время активного перемещения жидкости организма повышают частоту обновления и круговорота бактерий.

Читайте также