Велемудр

Одно из исследований, результаты которого были опубликованы в прошлом году, 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.

Выводы, которые сделали Анна-Катариина Аатсинки и ее коллеги из Университета Турку в Финляндии, основаны на анализе образцов кала 301 младенца. Те дети, у которых в два месяца было больше бифидобактерий, в полгода оказались более расположены проявлять «положительные эмоции», как определили исследователи.

Изучение микробиома началось сравнительно недавно – по сути, всего 15 лет назад. Это означает, что большинство проведенных на сегодня исследований носили предварительный характер и были скромными по масштабу: в них участвовали лишь десятки мышей или людей. Ученые обнаружили определенную зависимость между состоянием микробиома и различными заболеваниями, но пока еще не могут выявить четкие причинно-следственные связи между конкретными обитателями густонаселенного «внутреннего мира» человека и его здоровьем.

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

Даже само количество этих обитателей поражает воображение: сегодня считается, что в теле обычного молодого мужчины проживает около 38 квинтиллионов (1012) микробов – это даже больше, чем собственных человеческих клеток. Если мы научимся понимать, как распорядиться этим – своим же – богатством, перед нами откроются завораживающие перспективы.

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.

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: микробы заполняют любой участок тела, контактирующий с внешним миром: глаза, уши, нос, рот, анальное отверстие, мочеполовую систему. Кроме того, микробы присутствуют на любом кусочке кожи, особенно в подмышках, промежности, между пальцами ног и в пупке.

Показанные здесь бактерии взяты с потных ног. Именно они придают выделениям потовых желез своеобразный запах: по мере накопления пот становится средой для размножения пахучих микробов. А больше всего потовых желез сосредоточено на наших ладонях и подошвах.

И вот что по-настоящему удивительно: каждый из нас обладает неповторимым набором микробов, который не встречается больше ни у кого. Сегодня, считает Роб Найт из Центра микробиомных инноваций Калифорнийского университета (Сан-Диего), уже можно утверждать: вероятность существования двух людей с одинаковым набором видов в микробиомах приближается к нулю. По словам Найта, уникальность микробиома можно было бы использовать в криминалистике. «Кто дотрагивался до того или иного предмета, отслеживается по микробиомному «отпечатку», который оставляет кожа человека», – поясняет он. Что ж, когда-нибудь следователи в поисках улик начнут собирать образцы микробов, живущих на коже, подобно тому, как сегодня они ищут отпечатки пальцев.

В этой статье мы расскажем о некоторых значимых открытиях, сделанных учеными, исследующими микробиом и его влияние на нас с младенчества до старости.

Младенчество

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.

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.

В 2018 году Поль Вильмс из Центра системной медицины Люксембургского университета опубликовал результаты исследования 13 младенцев, рожденных естественным образом, и 18, появившихся на свет операционным путем. Вильмс и его коллеги подвергли анализу стул новорожденных и их матерей, а также вагинальные мазки рожениц. У «кесарят» оказалось значительно меньше бактерий, производящих липополисахариды и тем самым стимулирующих развитие иммунной системы. Таких микробов остается мало по меньшей мере пять дней после рождения – этого, по мнению Вильмса, достаточно, чтобы привести к долгосрочным последствиям для иммунитета.

Через некоторое время, обычно к первому дню рождения, микробиомы детей в обеих группах обретают сходство. Однако, по мнению Вильмса, разница, наблюдающаяся в первые дни жизни, означает, что в организме младенцев, появившихся на свет посредством кесарева сечения, возможно, не проходит первичная иммунизация, в ходе которой иммунные клетки учатся правильно реагировать на воздействие извне. Именно этим, вероятно, объясняется то, что у таких детей впоследствии чаще возникают разнообразные проблемы, связанные с функционированием иммунной системы, в том числе аллергии, воспаления и ожирение. По мнению Вильмса, в будущем, возможно, «кесарятам» будут давать пробиотики, созданные на основе штаммов бактерий матери, чтобы заселить их пищеварительную систему полезными микробами.

Детство

Пищевая аллергия стала настолько распространенным явлением, что в некоторых школах введены ограничения на продукты питания, которые дети могут брать с собой из дома (например, запрещают приносить батончики с арахисом или бутерброды с вареньем), – чтобы у кого-нибудь из одноклассников не возникла аллергическая реакция. 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 решили проверить, не связано ли распространение пищевой аллергии среди детей с составом их микробиома. В прошлом году они опубликовали результаты исследования, в котором задействовали восемь полугодовалых детей, у половины которых отмечена аллергия на коровье молоко. Выяснилось, что микробиомы у представителей двух групп довольно сильно различаются: 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.

У детей-аллергиков, по словам Наглер, переход от детского микробиома ко взрослому, обычно совершающийся медленно, «произошел с ненормальной скоростью».

Наглер и ее коллеги пересадили (с помощью фекальных трансплантатов) кишечные бактерии «своих» младенцев мышам, рожденнным с помощью кесарева сечения и выращенным в стерильных условиях, то есть, полностью свободным от микробов. Оказалось, что только у мышей, которым сделали пересадку от здоровых младенцев, аллергическая реакция на коровье молоко не проявилась. Другие же, как и их доноры, стали аллергиками.

Дальнейшие исследования показали, что главную роль в защите первой группы мышей, по всей видимости, сыграли бактерии одного вида, встречающиеся только у детей: Anaerostipes caccae из группы клостридий. Как выяснила Наглер и ее коллеги в ходе одного из исследований, развитие аллергии на арахис предотвращают тоже клостридии.

Наглер, президент и соосновательница чикагского фармацевтического стартапа ClostraBio, рассчитывает испытать терапевтический потенциал бактерий Anaerostipes caccae на лабораторных мышах, а затем и на людях-аллергиках. Первой задачей было найти место в кишечнике, куда можно было бы высадить десант полезных бактерий. Даже в нездоровом микробиоме, говорит Наглер, все ниши уже заняты; так что для того, чтобы клостридии прижились на новом месте, нужно согнать прежних обитателей. Поэтому в ClostraBio создали препарат, расчищающий в микробиоме определенную нишу. Наглер с коллегами «прописывают» его мышам, а затем вводят им несколько видов клостридий, а также пищевую клетчатку, способствующую размножению микробов. Наглер надеется приступить к клиническим испытаниям клостридий на людях в течение ближайших двух лет, а со временем – создать лекарство для детей, страдающих аллергией на продукты питания.

Микробы – обитатели кишечника – могут быть связаны и с другими заболеваниями детей, в том числе с диабетом I типа. В Австралии ученые проанализировали образцы стула 93 детей, чьи родственники страдали таким диабетом, и обнаружили, что у тех из них, у кого заболевание впоследствии развивалось, в кале наблюдалось повышенное содержание энтеровируса А. Впрочем, один из экспериментаторов, У. Иан Липкин из Мейлмановской школы народного здравоохранения при Колумбийском университете, предостерегает коллег от поспешных выводов о том, что причины тех или иных заболеваний объясняются исключительно различиями в микробиоме. «Все, что нам известно наверняка, – говорит он, – это то, что определенные микробы как-то связаны с определенными болезнями».

И все равно Липкин полон энтузиазма относительно будущего науки о микробиоме. По его прогнозу, в течение ближайших пятидесяти лет ученые раскроют механизм воздействия микробиома на организм и приступят к клиническим испытаниям на людях, дабы наглядно показать, как можно улучшать состояние здоровья, «редактируя» микробиом.

Юность

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.

Однако плохой штамм может принести немало вреда: его присутствие, по мнению Аманды Нелсон, дерматолога из Медицинского колледжа Университета штата Пенсильвания, – одна из предпосылок развития воспаления. Среди других причин развития болезни ученые называют кожный жир (его производят сальные железы для увлажнения кожи), служащий для C. acnes питательной средой, волосяные мешочки и склонность к воспалениям. Все это работает вместе, и, по словам Нелсон, мы пока не знаем, что важнее.

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

Источник

Метки: микробы, сущность, человек

5 комментариев на “Квинтиллионы микробов в человеке определяют нашу сущность”