В кишечнике человека живет сто триллионов микробов, и задача каждого горожанина — правильно за ними ухаживать. О том, что любят, а что не любят наши совсем крохотные собратья, на science-кафе «Эврика!» рассказал заведующий лабораторией биоинформатики Научно-исследовательского института физико-химической медицины Федерального медико-биологического агентства РФ Дмитрий Глебович Алексеев.
— Микробиом — некоторое сообщество микроорганизмов, но сейчас мы думаем, что по набору функций и важности это целый новый орган, и, в отличие от всех других, он может меняться от разных внешних условий: с утра до вечера, весной и осенью, трансформируясь не только функционально — в нем фактически появляются новые бактерии, — рассказывает Дмитрий Алексеев.
Как только образовалось многоклеточное существо, у которого был хоть какой-то кишечник, микроорганизмы, находившиеся повсюду вокруг, тут же «поняли», что это лучшее место для жизни, ведь внутри собирается все самое «вкусное», кроме того, там тепло и безопасно.
— Простейшие, чьи тела состоят из одного органа пищеварения, имеют небольшой мозг, созданный для того, чтобы прокармливать организм. Здесь есть небольшая ирония нашей жизни: пищеварение — это основной процесс, а мозг развивался только для того, чтобы еще лучше охотиться за едой и размножаться — увеличивать количество кишечников, именно так у человека появилось сознание, способность коммуницировать, — говорит ученый.
Толстый и тонкий
В 2008 году около 30 % населения определенных штатов Америки имело медицинский диагноз — ожирение. Тогда один из ведущих ученых, исследующих микробиом, Джефри Гордон, задался вопросом: почему это происходит? Он стал сравнивать микробы людей стройных и с ожирением и обнаружил разницу: у первых — одни бактерии, а у вторых — другие. Дальше проводились эксперименты: мышам пересаживали микробов «ожирения», а затем животных кормили чуть более калорийной едой. В результате подопытные поправились быстрее, чем их собратья с обычными микроорганизмами в кишечнике. Выходит, определенные бактерии способны давать большее число калорий из того же самого количества еды.
— Ученые выяснили, что микробы, приносящие ожирение — единственные, выживающие под воздействием антибиотиков. Исследователи обратили внимание на то, что в животноводстве употребляется технология субтерапевтического воздействия антибиотиков: если давать скоту маленькие дозы лекарств регулярно, то они набирают массу гораздо быстрее — с одного животного можно получить на 30% больше мяса. Поскольку эффект субтерапевтический, то надзорные органы его не замечают и пропускают продукт, а затем он попадает на стол. Получается, что средний житель, который покупает товары в магазине, оказывается под постоянным легким гнетом антибиотиков, находящихся в мясе и тоже набирает массу на 30% больше. В его организме не хватает полезных бактерий, а оставшиеся микробы недопереваривают пищу, — поясняет ученый.
Сколько денег мы едим?
Что происходит, когда доход на душу населения возрастает? Ученые вели наблюдения с 1960-х по 2000-е годы среди развитых стран и выявили прямую зависимость: чем больше мы зарабатываем, тем больше едим. В Китае, например, это привело к показательному последствию: оказывается, что этот народ всегда жил впроголодь, но в последние десятилетия уровень их жизни вырос, и люди начали употреблять больше разнообразных продуктов, а соответственно и сахара, который в них находится. Организм не смог так быстро приспособиться к увеличившемуся количеству сахара, поэтому в Китае появился ранний диабет в возрасте 27—30 лет.
— Последнее, о чем стоит сказать — это дополнительные вещества, которые добавляются в еду, чтобы она сохраняла свой первозданный вид. Чтобы показать, насколько вреден фастфуд, был проведен эксперимент «Хеппи мил»: фотограф на протяжении полугода каждый день фотографировала этот детский завтрак, состоящий из картошки-фри и бургера. На 137-й день эксперимента еда выглядела практически так же как в день ее приготовления. Мы знаем: если пища портится, ее съедают разные бактерии и грибы, но к продуктам, участвующим в опыте, они не притрагиваются, следовательно можно уверенно сказать, что такая еда вредная. «Макдональдс» потом выпустил опровержение, сообщив: на самом деле в продуктах нет ничего вредного, просто очень много соли. Но, если честно, нам от этого не легче, что бы там не было, бактерии это не любят, — рассказывает Дмитрий Алексеев.
Как дети знакомятся с миром
— Почему нужно было вводить культуру гигиены? Потому что в древности в городах существовало огромное количество инфекций, естественно, если бы люди не мылись, то болезни распространялись бы с огромной скоростью. Но есть предположение, что со временем гигиена начала нам вредить. Затем возникла так называемая теория гигиены, которая объясняет, почему сегодня у европейских ребят вдруг появилось большое количество пищевых непереносимостей и аллергий. Врачи выдвинули гипотезу о том, что мир вокруг детей слишком стерильный, их иммунная система на все реагирует как на враждебное, — говорит ученый.
Считается, что мы рождаемся «чистыми»: дети заселяются первыми микробами от своей матери. Пока человек маленький, происходит обучение его иммунной системы, ей очень важно в этот момент получить как можно больше новой информации. Если вдруг ребенок все время был в стерильной обстановке, то иммунная система не приобрела достаточное количество знаний и по глупости начинает реагировать на все, с чем сталкивается, как на опасность.
Чтобы понять, как мама взаимодействует со своим чадом, ученые специально метили бактерии светящимися точками и показывали, что из женского кишечника они при помощи иммунных клеток могут быть перенесены через лимфатические узлы в грудное молоко и дальше таким образом попасть в организм ребенка и заселить его кишечник.
— У детей есть такая привычка — ползать по полу и тянуть разные предметы в рот, таким образом они познают окружающий мир. Во время кормления материнский сосок становится проницаемым, а те микробы, которые набрались в ротовую полость ребенка, попадают в материнский организм, ее иммунная система срабатывает, и к следующему кормлению, примерно через два часа, дает ответ, «рассказывая» малышу, что хорошо, а что плохо. Тем самым, во-первых, спасает его, а во-вторых, обучает молодой организм, — поясняет Дмитрий Алексеев.
При разных способах родоразрешения микробы через кожу новорожденного в его кишечник заселяются по-разному. Если женщине назначают кесарево сечение, то тогда у ребенка появляются бактерии с кожи матери, в случае естественных родов — та микробиота, которая живет у мамы во влагалище.
Мыть или не мыть?
— Количество инфекционных заболеваний с 1960-х годов значительно уменьшается, кори и свинки уже практически не существует, это связано с тем, что был открыт антибиотик. Но чтобы спастись, мы пережали и вместе с плохими микробами уничтожили еще и хорошие, — поясняет исследователь.
Дмитрий Алексеев признался, что уже некоторое время не моет руки с мылом, и вот почему:
— Что может произойти, когда мы не помыли руки: в организм попадает вредная бактерия, и если наша иммунная система работает, то вычисляет «пришельца», затем может случиться диарея. Мы думаем, что этот процесс является привычным и спасительным фактором для человечества.
По словам спикера, современные люди стали более гигиеничными, случаи дефекации становятся все реже, что приводит к сниженной подвижности кишечника.
— Мы предлагаем такую цепочку рассуждений: по-видимому, в этот орган пищеварения, через слизистые, стекая вниз, попадает все, с чем мы сталкиваемся снаружи: воздух, вода, канцерогены. Значит, клетки именно кишечника подвержены наиболее серьезному воздействию и чаще всего преобразуются в раковые. Поэтому, если сравнить человека, который редко ходит в туалет, с человеком, у которого случается спасительная диарея, то, возможно, у последнего каждый раз также активно вымываются и опухолевые клетки, — продолжает ученый.
В 2010 году Дмитрий Алексеев с коллегами провели исследование по всей России: собрали у людей микробы и посмотрели, чем они отличаются. Выяснилось, что в российских городах состав бактерий такой же, как в американских и европейских, а вот в наших деревнях он совершенно другой. Сказывается среда и питание. Что происходит, когда человек из такой деревни приезжает в город? Он идет в магазин, такой же как и по всему миру, покупает те же продукты, которые одинаково плохо влияют на наши бактерии, и с микробиомом тоже происходит глобализация. Все уникальные деревенские микроорганизмы, привезенные с собой от бабушки, пропадают, мы становимся серыми и невзрачными, как панельные дома.
Кишечник и его будущее
В завершение лекции ученый пояснил, что геномные исследования микробиоты пока только приходят в медицину, хотя диагноз «дисбактериоз» является очень частым. Сейчас по составу сообщества бактерий специалисты могут скорректировать питание и образ жизни пациента, но в будущем ученые обещают сделать анализ настолько чувствительным, что он будет предсказывать раковые заболевания на ранних стадиях, и настолько точным, что например, заменит неприятные процедуры колоно- и гастроскопии.
На сегодняшний день есть новая процедура пересадки микробиоты — фекальная трансплантация, некоторым пациентам назначают ее при сильных кишечных инфекциях. В ослабленной предыдущим лечением антибиотиками микрофлоре человека может сильно распространяться патогенный микроб, бывает, что победить его получается только пересадкой нормальной, привычной организму, микробиоты, которую, как отмечает ученый, конечно, сначала тщательно вымывают из фекалий.
Дарина Муханова
Фото из открытых источников (1,2) и Юлии Поздняковой (3)
