Толстая кишка и её обитатели

 

Японцы придумали совершенно очаровательную вещь – пилюли, которые придают кишечным газам на выходе аромат цветущей сакуры или пряной ванили. Вот интересно, обрадовались ли таким нововведениям кишечные бактерии?

 

На переднем крае науки: микробиом человека

 

В школе на уроках биологии всем рассказывали, что микробы – это крохотные организмы, которые нельзя увидеть невооруженным глазом. Они окружают нас со всех сторон и используют человека как место для жизни и источник еды. Микробы бывают не только плохие – болезнетворные (туберкулезная палочка, сальмонелла, золотистый стафилококк), но и хорошие. У здорового человека они мирно живут на коже, слизистых, в толстой кишке и делают много чего полезного – прежде всего не дают там поселиться патогенным бактериям. Поэтому подумайте, стоит ли покупать антибактериальное мыло и есть антибиотики при каждом чихе (правильный ответ – нет, не стоит).

До тысячи разновидностей кишечных микробов поддерживают отношения друг с другом и с организмом хозяина. Это динамичное равновесие влияет на фундаментальные процессы в организме. В кишечнике живут вирусы, бактерии, грибы и археи – микробы с особым устройством и обменом веществ. До последнего времени мы не подозревали, как много там разных обитателей. Если вы сдавали посев на микрофлору (устаревшее и неверное название, потому что это скорее фауна, чем флора), то взятый у вас материал затем помещали на специальные питательные среды и смотрели, какие микробы вырастут и будут ли они чувствительны к антибиотикам. Проблема в том, что многие микроорганизмы не растут на питательных средах. Для их идентификации нужны другие методы исследования.

Потребовалось пять лет, усилия двухсот учёных из восьмидесяти научно‑исследовательских институтов и 173 миллиона долларов, чтобы реализовать первую стадию проекта по изучению обитателей человеческого тела. Проект «Микробиом человека» (Human Microbiome Project) проводил генетические исследования биологического материала, полученного от здоровых добровольцев. Наследственная информация как у человека, так и у микробов закодирована в генах. Учёные прочли весь генетический материал микробов, которые живут вместе с человеком, и таким образом определили, что это за микробы. Человеческий микробиом – это сумма генов всех микроорганизмов, которые составляют микробное сообщество человеческого тела. Расшифровка микробиома стала огромным научным прорывом, сравнимым с исследованием генома человека.

 

Кто в доме хозяин?

 

Мы живём вместе со ста триллионами бактерий. Ещё раз: их 100.000.000.000.000! Рука устала, пока писала все эти нули. Это значит, что если прибавить ещё грибы, вирусы и остальное, то микробных клеток в нашем организме окажется примерно в пять раз больше, чем человеческих! (рис. 1.4)

 

Рис. 1.4. Тело и его клетки (по материалам Американской академии микробиологии, 2013 г.)

 

Но это ещё не самое главное. Важнее то, что примерно на 20 000 человеческих генов приходится 8 000 000 микробных. Мы получаем генетическую информацию от своих родителей. Она находится в хромосомах, половину которых мы наследуем от матери, а вторую – от отца. Те признаки, которые там записаны, и делают нас неповторимой, уникальной личностью. Единицей генетической информации является ген. Каждый из генов – инструкция по синтезу белка, а значит, решение конкретной задачи.

Дополнительный генетический материал – это страховка на случай изменения окружающей среды, потому что микробиом может меняться и подстраиваться под неё быстрее, чем геном человека. Пример тому – умение болезнетворных бактерий вырабатывать устойчивость к антибиотикам. Это неблагоприятно для человека, но демонстрирует широкие возможности бактерий вообще.

Бактерии создают белки с нужными функциями, которые сами люди синтезировать не в состоянии. У человека около двадцати ферментов, которые расщепляют углеводы, а у некоторых бактерий их более двухсот. Микробы помогают нам получать дополнительную энергию и питательные вещества и производят то, что мы сами не умеем. У мышей, которых растят в стерильных условиях, кишечник не заселяется микробами, поэтому они получают меньше энергии из пищи, чем обычные мыши. Если вы думаете, что этим худым мышам без кишечных микробов только лучше, вы ошибаетесь. Живут они мало и плохо, практически беззащитны перед инфекциями, зато стройные.

 

Пришельцы, откуда вы?

 

Новорождённый ребёнок, проходя по родовым путям, получает свои первые микробы от матери. Затем его кишечник продолжает заселяться микроорганизмами, которые находятся в грудном молоке. Оно содержит не только бифидобактерии, но и углеводы (олигосахариды), которыми эти бактерии питаются. Кроме того, ребёнок получает часть микрофлоры от окружающих его людей. К двум‑трем годам микробный пейзаж человека становится стабильным и достаточно индивидуальным. Он зависит от места и условий жизни, питания, перенесённых болезней.

Взаимодействие между человеком и его микробами – это всегда динамическое равновесие. При благоприятных условиях жизни у здорового человека они приносят пользу, участвуя в обмене аминокислот и желчи, синтезируя витамины, метаболизируя лекарства, тренируя иммунную систему кишечника. Если по каким‑то причинам это экологическое равновесие нарушается, вчерашние друзья начнут бороться между собой и с хозяином.

Так называемый дисбактериоз – нарушение равновесия внутри микробного сообщества. Однако современная диагностика не позволяет установить, как количественно и качественно меняется мир кишечных микробов. Только малая часть из них живёт в просвете кишечника, остальные образуют плотную биоплёнку на его поверхности, поэтому просто недоступны для обычного анализа. Пока мы недостаточно знаем о том, что влияет на кишечную микрофлору и каким образом её состав обеспечивает наше здоровье.