Микробы у себя дома
Любопытно наблюдать, как реагирует на обновление научных концепций язык. Раньше о микроорганизмах, обитающих в пищеварительном тракте, говорили «микрофлора», теперь в ходу новое слово — «микробиом». «Микрофлора» — это что-то простое, необязательное, декоративное, вроде цветочков на подоконнике. «Микробиом» — емкое понятие, намекающее на существование в нашем организме целой параллельной экосистемы, которая живет и развивается по своим собственным законам, но при этом оказывает значительное влияние на нашу жизнь и здоровье. По оценкам микробиологов, количество микроорганизмов (бактерий, вирусов, грибов) в нашем теле сопоставимо с количеством собственно человеческих клеток. Без микробиома невозможно нормальное функционирование человеческого тела.
Человеческий детеныш рождается со стерильным кишечником, и первых микробов для своей микробиоты он получает с материнским молоком, а полноценная экосистема микроорганизмов формируется у ребенка примерно к трем годам. Это одна из причин, по которым в раннем детстве так остро и опасно протекают кишечные инфекции. В зрелом возрасте бактерии нашей микробиоты согласованно противостоят вторжению «чужаков», а в организме младенца эта линия обороны только начинает формироваться. Продолжительное грудное вскармливание — важный фактор формирования здорового микробиома у детей первого года жизни. В составе женского молока около 8 % занимают перевариваемые олигосахариды молока человека, поддерживающие рост полезных бактерий, таких как Bifidobacterium longum infantis. При этом профиль этих олигосахаридов у каждой женщины уникален, что, в свою очередь, определяет индивидуальность младенческого микробиома.
Микробиом оказывает большое влияние на формирование иммунной системы ребенка, вот почему так вреден неоправданный прием антибиотиков, которые убивают не только патогенные, но и полезные микроорганизмы. Это может иметь долговременные негативные последствия, включая развитие астмы и экземы. Бактерии здорового микробиома играют важнейшую роль в нормальном пищеварении: они инактивируют ферменты, гормоны, токсины, присутствующие в пище, разлагают желчные кислоты, нейтрализуют аллергены, способствуют всасыванию витаминов D и B12, кальция и железа в кишечнике, а также синтезируют витамины B1, B2, B6, B12, H, К, C, никотиновую, пантотеновую и фолиевую кислоты. Однако не все бактерии, способные размножаться в пищеварительном тракте, одинаково полезны для человека.
У многих людей в желудке живет бактерия хеликобактер пилори (Helicobacter pylori). Для большинства носителей это сожительство протекает беспроблемно, но у некоторых людей оно приводит к развитию язвы, что, в свою очередь, означает повышенный риск развития рака желудка. По различным оценкам, именно с этой инфекцией связано от 65 до 80 % случаев рака желудка, но болезнь возникает лишь у двух носителей этой бактерии из 100. Это лишний раз подтверждает, что важную роль в развитии патологии играют сопутствующие факторы (например, курение и пищевые привычки). Коварство заболевания в том, что на начальной, хорошо излечимой стадии симптомы рака желудка не отличаются от признаков легкого обострения обычного гастрита или язвы и не вызывают беспокойства у людей, для которых такие проблемы привычны. Чтобы своевременно диагностировать рак, пациентам с хроническими заболеваниями ЖКТ стоит регулярно наблюдаться у специалистов и проходить гастроскопию.
Открытие, что гастрит и язва желудка являются инфекционными заболеваниями, настолько впечатлило научное сообщество, что в 2005 году австралийские ученые Барри Маршалл и Робин Уоррен получили за него Нобелевскую премию. Но путь к признанию был совсем не прост. Первоначально предположение об инфекционной природе язвы желудка встречало в медицинском сообществе лишь насмешливое недоверие. Эксперименты на лабораторных животных проваливались один за другим, и в конце концов, отчаявшись, Барри Маршалл сам выпил бактериальную культуру, чтобы продемонстрировать связь хеликобактер пилори с болезнью. Очень скоро у него развились типичные признаки тяжелого гастрита, которые, однако, удалось вылечить с помощью 14-дневного курса антибактериальных препаратов. Результаты самоотверженного эксперимента были опубликованы в Medical Journal of Australia, и эта публикация стала одной из самых цитируемых статей журнала за все время его существования.
В кислой среде желудочного сока способны выжить очень немногие микробы (именно поэтому врачи долго не могли поверить в то, что гастриты и язвы могут вызываться бактерией хеликобактер пилори). Другое дело толстый кишечник — там живет и размножается огромное количество разных микроорганизмов. Преобладание одних гарантирует хорошее пищеварение и крепкое здоровье, в то время как избыточное присутствие других может провоцировать развитие ожирения, хронического воспаления и рака.
Эксперименты последних лет показали, что, вопреки распространенному мнению, изменения микрофлоры могут быть причиной, а не следствием избыточного веса. Когда в кишечник мышей без микробиоты подселили бактерий от мышей с ожирением, животные стали набирать вес быстрее, чем в случае пересадки кишечной микробиоты от худых мышей. Более того, оказывается, зная лишь состав микробиоты, можно сказать, есть ли у человека ожирение, с точностью до 90 %.
Появление рака толстой кишки часто бывает связано с избыточным размножением фузобактерий (Fusobacterium), стрептококка (Streptococcus gallolyticus), некоторых представителей семейства энтеробактерий (Enterobacteriaceae) и энтеротоксигенных штаммов бактероидов фрагилис (Bacteroides fragilis). Эти бактерии в процессе жизнедеятельности выделяют вещества, раздражающие стенки кишечника и вызывающие хроническое воспаление, а вот полезные бактерии, такие как лактобациллы реутери (Lactobacillus reuteri), напротив, способны синтезировать противовоспалительные вещества. У людей, в рационе которых преобладает растительная пища, в микробиоме доминируют бактерии, расщепляющие полисахариды, в частности представители типа Bacteroidetes, часть которых также защищает хозяина от развития локального и системного воспаления.
Состав микробиома пищеварительного тракта — правильный или патологический — определяет не только риск развития опухолей органов пищеварения, но и эффективность антираковой терапии. У лабораторных животных, которые получали антибиотики или были искусственно лишены кишечной микробиоты, развивалась устойчивость к препаратам для химиотерапии, таким как «5-Фторурацил», «Иринотекан», «Оксалиплатин», «Гемцитабин», «Метотрексат».
Не только традиционная химиотерапия показывает разную эффективность в зависимости от структуры микробиома, но и новейшие виды иммунотерапии, о которых будет рассказано в следующих главах книги. Исследователи продемонстрировали, что прием антибактериальных препаратов для лечения инфекции во время онкологического заболевания приводит к нарушению микрофлоры кишечника и ухудшает ответ на иммунотерапию, и наоборот — введение в рацион лабораторных животных полезных бактерий Akkermansia muciniphila восстанавливает их способность отвечать на иммунотерапию. Таким образом, здоровый и сбалансированный микробиом, судя по всему, помогает не только предупреждать, но и лечить раковые заболевания.
Существует несколько основных способов поддержания (и восстановления) здорового разнообразия кишечного микробиома. Самый общедоступный из них — регулярное употребление в пищу пробиотиков и пребиотиков.
Пробиотики — это культуры полезных микроорганизмов, чаще всего к ним относят бифидо- и лактобактерий. Пребиотики — это вещества (субстраты), стимулирующие рост таких бактерий, например инулин, олигосахариды фруктозы и галактозы и уже упоминавшиеся пищевые волокна. Пребиотики выпускают в виде пищевых добавок, но они и так в больших количествах содержатся во многих продуктах, с помощью которых можно поддержать рост полезных бактерий: в злаках, цикории, бобовых, чесноке, луке, бананах.
В последние годы разрабатываются прямые способы «подсадки» нужных бактерий в кишечник — микробиотные трансплантаты. Однако этот метод пока еще остается экспериментальным, хотя есть многообещающие данные о том, что он очень эффективен для лечения целого ряда тяжелых кишечных патологий. Судя по тому, как активно продвигаются исследования свойств человеческого микробиома, в ближайшие годы могут появиться новые, более эффективные способы контроля и улучшения его состояния, доступные для широкого использования. Но пока лучшим способом остается здоровое, сбалансированное питание.
ФАКТ: количество разнообразных генов, присутствующих в обычном микробиоме человеческого кишечника, превышает количество генов в человеческом геноме примерно в 150 раз.