Читать книгу РУССКИЙ МИКРОМИР - Елена Бабичева - Страница 1

Если кто не знает, научный мир (и прежде всего биологи) сегодня увлечены изучением сообществ бактерий, проживающих внутри человека. Число статей на эту тему в авторитетных журналах зашкаливает. А их авторы выдвигают все более головокружительные гипотезы о влиянии жизнедеятельности бактерий, находящихся внутри нас, на нас с вами,– от банальной физиологии до религиозных убеждений. – Про патогенные микроорганизмы, которые вызывают заболевания, науке известно давно и много,– объясняет «Огоньку» Андрей Шестаков, руководитель лаборатории микробной биотехнологии МГУ им. Ломоносова.– А вот в отношении дружественных нам бактерий прорыв, можно сказать, недавний – в 2012-м завершился проект «Микробиом человека», по итогам которого ученые получили генетический портрет 10 тысяч микроорганизмов, обитающих внутри человеческого организма. С тех пор микробиологи все решительнее утверждают, что бактерии, живущие у нас на коже или в кишечнике, играют в нашей жизни куда большую роль, чем думали раньше. Генетический анализ бактерий дал уникальный шанс «познакомиться» с микроорганизмами, населяющими человека. Ведь до сих пор о нашем внутреннем бактериальном мире ученые судили по старинке: высеивали обнаруженные в организме человека бактерии в чашках Петри и смотрели, что вырастет. Увы, из более чем 15 тысяч видов микробов, обитающих, к примеру, в нашем кишечнике, 90 процентов таким образом просто не культивируются. Отсюда вывод: вплоть до начала ХХI века мы почти ничего не знали о важной, и, кстати, весомой (бактерии, населяющие взрослого человека, весят примерно 2–3 килограмма), составляющей собственного организма. Сегодня эту совокупность всех обитающих внутри человека микроорганизмов исследователи обозначают термином «микробиом» (или «микробиота»), а некоторые даже говорят об отдельном органе, чтобы подчеркнуть то воздействие, которое он оказывает на нас с вами. Есть ли у микробов национальность?  Выяснить на уровне ДНК, просматривается ли у микробиома национальный характер, решили довольно скоро. Первым проектом такого рода стала работа Европейской лаборатории молекулярной биологии в Гейдельберге (ФРГ), которая в 2013-м сравнила геном бактерий, обитающих в кишечниках жителей Европы, США и Японии. Главным сюрпризом стала возможность поделить исследуемых на три группы по типу преобладающих в них бактерий. При этом принадлежность к группе определялась не местом жительства, а типом питания. Что касается геномного портрета российской бактерии, то он лишь стартовал, объясняется это просто: генетический анализ стоит недешево. Больше того, проект «Исследование микробиоты российского человека» осуществляется на краудфандинговой платформе – деньги собирают всем миром. – Метод работы основан на технологии метагеномного ДНК-секвенирования, который позволяет «посчитать» сотни видов бактерий, в том числе и некультивируемых,– рассказывает «Огоньку» биохимик Дмитрий Алексеев, директор компании «Кномикс», которая работает над проектом вместе с биомедицинским холдингом «Атлас».– Из образцов мы выделяем ген – 16S рРНК, по которому принято классифицировать бактерии. В итоге получаем на руки полный геномный портрет обитателей кишечника человека: это позволяет сказать, от каких заболеваний защищен организм, какие вещества, включая витамины, способен синтезировать, а с чем справиться в данный момент не может. Так же – в целом – оценивается сбалансированность микробиоты и ее разнообразие. Исследовав первые 500 российских образцов, ученые поняли, что в России преобладает несколько типов бактерий, связанных по большей частью с тем, где живет человек – в городе или в деревне. А вот расположение населенного пункта большой роли не играет. Так, внутри россиян-горожан преимущественно обитают бактероиды (от латинского Bacteroides), которые произрастают на полисахаридах и поэтому процветают у любителей так называемой западной диеты с обилием фаст-фуда, мяса, яиц, молока, очищенных зерновых продуктов и сахаросодержащих напитков. А у сельских жителей главенствуют фирмикуты (Firmicutes) – микроорганизмы, которые питаются пищевыми волокнами – той самой клетчаткой, которой советуют хранить верность адепты здорового питания. Пищевые волокна проходят через весь желудочно-кишечный тракт, не расщепляются и в таком виде попадают в кишечник – место, где пребывает основная масса микробиоты человека. В целом состав полезных микробов у сельчан намного разнообразнее и богаче, чем у горожан. И это объяснимо: «деревенские» не покупают молоко полугодичного хранения, едят свои овощи-фрукты, а иногда и мясо (которого в целом сельские жители едят меньше городских). Есть еще третий вид бактерий – превотеллы (Prevotella) – бактерии-вегетарианцы, но они в организмах россиян преобладают нечасто. Впрочем, изучение российских бактерий продолжается: в перспективе, обещают ученые, оно подтолкнет к конкретным и более детальным рекомендациям. Глобализация кишечника.  Главный же вывод, который ученые разных стран сделали в ходе попыток выявить национальный состав бактерий, в том, что в смысле кишечной микрофлоры среднестатистический россиянин мало чем отличается от англичанина, француза, американца. Это при том что традиционно рацион россиян считается менее разнообразным, чем у жителей перечисленных стран. Похоже, иными словами, что универсальный микробиом – то, к чему движется человечество. Это пугает медиков, и не столько потому, что мы становимся одинаковыми, а потому, что мы становимся одинаково бедными, то есть наш микробиом представлен относительно небольшим числом видов бактерий. Дело в том, что каждый кишечный микроб специализируется на переваривании определенного вида пищевых волокон. Чем больше видов попадает в нашу пищу, тем разнообразнее микробиота. А чем она, в свою очередь, разноплановее, тем увереннее чувствует себя наша иммунная система – бактерии вырабатывают целый букет ферментов, стимулирующих ее работу. Получается, сбалансированность и разнообразие – ключ к здоровью. Мы же в большинстве своем сегодня питаемся все более однообразно, понятие «национальная кухня» зачастую сводится к туристическому аттракциону. Не случайно термин «глобализация питания» можно услышать все чаще: на полках супермаркетов Рима, Барселоны, Бостона или Москвы стоят практически те же продукты. Как следствие, специфичные для каждого региона бактерии тоже нивелируются. Происходит глобализация микробиома: у жителей разных частей мира он теперь мало чем отличается. – Наше исследование показало, что сегодня состав микрофлоры фактически не привязан к географии проживания,– рассказывает биохимик Дмитрий Алексеев.– Более того, чтобы заселить кишечник определенными бактериями, необязательно переезжать в другую страну, достаточно изменить тип питания: если вы продолжаете есть привычный фаст-фуд, бактерии даже не заметят вашего переезда. Это произойдет, если вы перейдете на экзотическую еду, и то не сразу: бактерии будут первое время адаптировать ситуацию под себя и только когда новая диета затягивается, в работу вступают бактерии, отвечающие за долговременные изменения. Впрочем, еда – лишь одно, хотя и важнейшее условие возникновения «хорошего» микробного сообщества. Вообще же, на состав наших бактерий влияет масса факторов. Это и антибиотики, которые в буквальном смысле приводят микробиоту в ужас. И возраст: у пожилых состав микрофлоры беднее. И даже гендерная принадлежность, если взять мужчину и женщину одного возраста с одинаковой медицинской историей, то их микробиота будет различаться, поскольку с полом ассоциированы и пищевые привычки, и особенности организма. Главное, что их состав можно и нужно регулировать, но для этого важно вовремя понять, что с бактериями что-то не так. Измени себя сам.  Выяснить, нужно ли беспокоиться о своем микробиоме, жители США или ЕС могут, сдав анализ на геном кишечных бактерий, потребуется около 300 долларов и неделя ожидания. Пациентам, озабоченным тем же вопросом в РФ, до последнего времени предлагали традиционный бактериальный посев, известный еще с прошлого века. Теперь в ряде клиник появилась услуга определения генома бактерий, но сервис омрачен высокой ценой – около 40 тысяч рублей (вдвое больше, чем на Западе). – Бактерии населяют многие части нашего организма, но больше всего их в кишечнике,– говорит один из разработчиков российского теста «Генетика микробиоты», кандидат биологических наук Анна Попенко,– потому кишечник и интересует ученых: это самая богатая микробная среда, бактерии живут в ней, питаются и влияют на множество процессов нашего организма. Каждый член этого бактериального сообщества занят определенной работой и выполняет свою задачу. Идея теста – через питание воздействовать на микробиоту, меняя ее состав и соотношение разных бактерий. Иногда это чрезвычайно важно. К примеру, известно, что наш организм синтезирует не все витамины, часть из них поступает из пищи и производится бактериями. Это, в частности, витамины группы B и K, которые нужны для работы нервной системы и головного мозга, функционирования мышц и кожи, копирования ДНК, других процессов. Соответственно, низкий уровень определенного вида бактерий укажет на дефицит витаминов. А получив распечатку своего «бактериального портрета», пациент поймет, какая диета поможет ему поддержать своих бактерий. – Впрочем, понятие нормы относительно. Сегодня мы можем лишь определить более или менее здоровые варианты микробиоты,– поясняет генетик Дмитрий Алексеев.– Это скорее карта местности, на которой есть города, где все хорошо, а есть удаленные участки, которые могут приводить к дисбалансу. Но есть, конечно, соотношение бактерий, которое повышает риск развития заболеваний, например чрезмерное (более 3–6 процентов от всего состава) присутствие в микробиоте кишечной палочки свидетельствует о патологии. Именно избытком кишечной палочки объясняют сегодня ученые развитие таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера и сахарный диабет. Есть и более экзотические гипотезы: мол, бактерии запускают в нашем организме ферментную реакцию, определяющую религиозные взгляды и даже определенные состояния во время религиозных обрядов. Впрочем, все это пока на уровне предположений. – Исследования на эти темы появляются почти каждый день. Но нейробиологическая основа поведения человека крайне слабо изучена,– уточняет «Огоньку» Сергей Фетисов, профессор физиологии Университета Руана и ведущий научный сотрудник Лаборатории исследования связи питания с кишечником и работой мозга.– Пока мы можем утверждать следующее: наша связь с микробиотой двухсторонняя. Наше поведение влияет на наличие тех или иных бактерий в кишечнике, но и бактерии влияют на нас – на молекулярные, гормональные и иные системы. Так, оказалось, что кишечная палочка (патогенный микроорганизм, виновник многих инфекционных заболеваний) также участвует в чувстве насыщения и влияет на наши проблемы с весом. Открыл механизм ее воздействия как раз наш собеседник – Сергей Фетисов, которому удалось доказать, что в мозг сигнал о насыщении поступает в результате сложной химической реакции, которую запускают микроорганизмы. – Кишечная палочка выделяет белок, который по структуре похож на гормон меланотропин, вызывающий чувство насыщения. Благодаря этому спустя 20–30 минут после еды человек чувствует себя сытым. То есть кишечная палочка, хотя скорее всего не она одна, играет роль в регуляции аппетита. У пациентов с ожирением мы наблюдали снижение количества этих бактерий в кишечнике – на основе этих исследований одна компания уже разрабатывает пробиотики для коррекции аппетита и веса тела. Другое дело, что кишечные палочки есть безвредные, а есть и патогенные, вызывающие воспаления кишечника. Но и те, и другие запускают иммунную реакцию, при которой этот белок воспринимается как чужеродный элемент, с которым надо бороться. Одна из текущих задач – определить, какие конкретно из этих бактерий вызывают антитела, связывающие меланотропин. Также пока до конца непонятно, почему происходит подобный иммунный сбой. Известны лишь основные факторы риска – хронический стресс и ограничительная диета. Оба фактора воздействуют на кишечные бактерии, которые, чтобы защитить себя, вынуждены производить этот белок. У открытия серьезные перспективы, ведь до сих пор эффективного лечения ожирения не существует. Веселые ребята.  Пробиотики называют главным средством борьбы с кишечными проблемами. Эти отобранные, заведомо полезные бактерии приносят положительный эффект почти всем пациентам: помогают быстрее и лучше переваривать пищу, производят масляную кислоту, которая защищает от воспалений. Да и взбодрить организм пробиотиками несложно, их содержат кефир, йогурты, квашеная капуста, продукты закваски. Но есть несколько «но». – Представьте, что в маленький скучный городок приехали веселые молодые ребята. Городок сразу оживился. Но проходит время, и эти ребята уезжают, а жители снова погружаются в привычное болото. Вот так примерно действуют на наш организм пробиотики,– объясняет Дмитрий Алексеев. Другой недостаток пробиотиков в том, что они содержат лишь часть полезных бактерий и не смогут восполнить все разнообразие микробиоты. Не случайно сегодня все чаще говорят о более экзотичном методе лечения кишечника – «трансплантации микробиоты». – Возможно, в будущем и пересадка, и хранение микробиоты станут обычной процедурой,– говорит Дмитрий Алексеев.– У каждого человека в жизни бывают моменты идеального состояния здоровья: он хорошо себя чувствует, только вернулся из отпуска, отдохнул, не болеет, не принимает антибиотики. Прекрасно, если бы можно было взять в этот момент его бактерии и сохранить. Возможно, однажды они пригодятся для поддержания здоровья.