Часть 1. Знакомьтесь: кишечная микрофлора

Глава 1. Ваш внутренний зоопарк

Микробы, которые живут внутри нас, неразрывно связаны со всеми аспектами здоровья – от нормализации пищеварения до развития ожирения, возникновения рака или диабета. Они задействованы в химических процессах мозга, а потому влияют и на психическое здоровье, на настроение, на эмоции, на формирование и развитие нашей индивидуальности. Похоже, что мы представляем собой некий комплекс множества живых, дышащих и движущихся элементов. Чем больше мы узнаем об этом удивительном микроскопическом сообществе, тем яснее осознаем, что наша судьба неотделима от его судьбы. Поэтому так важно понимание, откуда берутся наши микробы, что они делают в нашем организме, почему мы буквально не можем жить без них.

Что такое микробиом

Под термином «микробиом» я подразумеваю совокупность организмов, которые живут в наших телах: всевозможные бактерии, вирусы, грибки, простейшие и гельминты (у тех, у кого они есть), а также их гены в любой форме. Потрясающее воображение число: сто триллионов – именно столько микроорганизмов населяет все уголки и закоулки нашего тела. Эти сто триллионов могут быть классифицированы на тысячи видов. Только представьте себе: в одной капле кишечного сока содержится более миллиарда микробов.

Ваш уникальный бактериальный «портрет» развивается на протяжении всей жизни и говорит о вас практически все: каким было здоровье ваших родителей, как и где вы были рождены, чем питались (включая даже то, были ли вы грудничком или искусственником), где вы жили, чем занимались, рассказывает о ваших гигиенических предпочтениях и привычках, перенесенных инфекциях, о воздействии на вас химикатов, токсинов и лекарств, о вашем гормональном и даже эмоциональном (стресс серьезно влияет на микробиом) фоне. В результате бактериальный «портрет» разных людей может различаться настолько, что способен идентифицировать вашу личность даже точнее, чем ДНК.

О существовании микробиома стало известно в XVII веке, когда Антони ван Левенгук первым рассмотрел свой зубной налет через микроскоп и описал «крошечных суетящихся анималькулей^[7]». Потребовалось несколько столетий, прежде чем мы поняли: эти наши компаньоны по жизни скорее помогают нам, чем вредят, а их существование внутри нас во многом связано с выживанием человека. Подавляющее большинство микроорганизмов в нашем теле – не болезнетворные. Наоборот, они являются неотъемлемой частью нашей экосистемы и играют жизненно важную роль в поддержании здоровья.

Давайте начнем с колыбели и проследим наш жизненный путь до последнего вздоха, чтобы понять, как эволюционирует микробиом и насколько критична его роль на каждой стадии нашего существования.

Беременность

Задолго до того, как ребенок появляется на свет, микробиом матери начинает свои приготовления. Наиболее существенные изменения происходят во влагалище. Во время беременности клетки, выстилающие его поверхность, активно вырабатывают гликоген (это «законсервированный» углевод), и питающиеся им лактобактерии буквально слетаются сюда и начинают быстро размножаться. Эти бактерии перерабатывают лактозу и другие сахара в молочную кислоту, образуя кислотную, весьма враждебную к потенциальным болезнетворным микроорганизмам среду, защищающую растущий зародыш.

Лактобактерии не только охраняют от нежелательных микробов, которые могут проникнуть через влагалище, они также вырабатывают питательные вещества для плода. В третьем триместре беременности возрастает доля протео – и актинобактерий, что приводит к большей концентрации сахара в крови матери и увеличению ее груди, – это необходимо для роста плода и выработки молока. Эксперименты по пересадке кишечных бактерий женщин в последнем триместре беременности небеременным мышам показали, что в результате в организме мышей происходили аналогичные изменения. Эти опыты говорят о том, что за изменения в организме во время беременности ответственны кишечные бактерии, а не гормоны.

В дополнение к уже упомянутым видам бактерий из организма матери через плаценту мы получаем защитные антитела. С их помощью, а также под патронатом пока еще малочисленной, но отважной армии собственных бактерий мы готовы появиться на свет. Но сам процесс рождения тоже не так-то прост. Ведь и он имеет значительные последствия для нашего микробиома, которые еще долго будут сказываться на нашей дальнейшей жизни.

Рождение

При нормальных родах во время выхода из родового канала голова ребенка обращена лицом к прямой кишке матери. Такое положение означает, что нос и рот новорожденного оказываются в непосредственном контакте с содержимым влагалища и прямой кишки. Разве есть лучший способ получить «прививку» таким количеством бактерий, чем оказаться лицом к лицу с их источником! В журнале Proceedings of the National Academy of Sciences были опубликованы результаты исследований, которые показывают, что дети, рожденные естественным путем, уже имеют в своем организме достаточно разнообразных лактобактерий наряду с прочими «хорошими» микробами, в то время как появившиеся на свет в результате кесарева сечения в среднем получают заметно большее количество «плохих» больничных бактерий (вроде стафилококка), обычно ассоциирующихся с инфекциями и болезнями.

Быстрый глоток материнских микроорганизмов при появлении на свет дарует нам такие преимущества, в которые даже трудно поверить. Бактериальная «прививка» в самый первый момент нашего бытия оказывается важнейшим шагом в становлении иммунной системы. В результате кесарева сечения этот шаг выпадает, поэтому операция нередко связана с возникновением у ребенка астмы, аллергии, излишнего веса, диабета первого типа и других аутоиммунных заболеваний. В главе 3 мы более подробно рассмотрим значение бактерий для организма новорожденного в первые секунды жизни, а также современные напасти, вызванные отсутствием такого воздействия или его недостаточностью.

Грудное вскармливание

Олигосахариды – это треть состава грудного молока, несмотря на то что новорожденный абсолютно не способен их переваривать. Их задача не в том, чтобы накормить младенца, а в том, чтобы предоставить питательные вещества бактериям, уже присутствующим в его организме. Особенно бифидобактериям, которые подавляют стафилококки и другие болезнетворные микробы, присутствующие на сосках матери, так что они входят в микробиомный арсенал ребенка на правах главного действующего лица. И пока бифидобактерии активно поглощают олигосахариды, лактобактерии кишечного тракта новорожденного участвуют в расщеплении других углеводов, а также прочих усваиваемых компонентов грудного молока, – это превосходный пример симбиоза человека и микроорганизмов.

По статистике, в США у грудничков на 20 % больше шансов выжить по сравнению с искусственниками. В главе 7 мы обсудим тревожную тенденцию к увеличению числа искусственников и рассмотрим, как некоторые современные медицинские (и не только) практики сказываются на микробиоме человека.

Младенчество

Практически все, с чем взаимодействует младенец, завершает свой путь у него во рту. На данном этапе его жизни это один из главных способов познания внешнего мира. Таким же образом внешний мир взаимодействует с микробиомом ребенка, в результате чего бактерии, присутствующие в доме, в организме брата, сестры или домашнего питомца, получают доступ к его желудочно-кишечному тракту. Подобное внешнее воздействие тренирует его иммунную систему, учит ее отличать друзей от врагов. И факторы вроде размера семьи, качества питания и воды оказывают огромное влияние на правильное развитие микробиома ребенка.

Неудивительно, что микробиом младенца наиболее близок к микробиомам его родственников, особенно к материнскому. Однако эта система очень подвижна, постоянно перестраивается и эволюционирует, разнообразие видов микроорганизмов непрерывно растет, и изменение привычек в питании, высокая температура или курс антибиотиков могут иметь серьезные последствия для нее. Через несколько недель после рождения бактерии в организме младенца обретают все большую специализацию, а в течение нескольких месяцев число видов населяющих его микроорганизмов начинает возрастать – примерно от сотни в грудном возрасте до тысячи и более к моменту взросления.

От детства ко взрослой жизни

К трем годам микробиом формируется почти полностью и уже напоминает микробиом взрослого человека, хотя важнейшие возрастные изменения (половое созревание, начало менструации, беременность и менопауза) всегда вызывают серьезные подвижки в его составе. Ряд физиологических процессов, связанных с половым созреванием (увеличение секреции сальных желез – распространенная причина образования прыщей или более резкий запах пота), на самом деле является результатом изменений бактериального фона организма в зависимости от того, какие виды микроорганизмов доминируют.

К старости мы утрачиваем это разнообразие бактерий, поэтому микробиом становится все менее индивидуальным и все более походит на микробиомы наших сверстников. Изменения в микробиотическом составе продолжаются, но по мере нашего старения микробиом стабилизируется и приобретает тенденцию к восстановлению прежнего состояния после атак вроде инфекции и курса антибиотиков.

Обновление

Наша жизнь начинается в утробе матери, там мы абсолютно свободны от каких-либо микроорганизмов, но в конце концов мы получаем их триллионы. А что происходит с ними после нашей смерти? Интересно заметить, что нет никакого круговорота микробиома, он умирает вместе с нами. И каждое последующее поколение микробов проходит свой жизненный цикл с нуля до многочисленного царства внутри нашего организма и хорошо (будем надеяться) адаптируется к условиям конкретного поколения.

Разнообразие видов необходимо для баланса экосистемы во внешнем мире, но это также справедливо и для микроскопической среды внутри нас. К сожалению, современность делает обеднение мира микробов частью общего наследия цивилизации; уменьшение разнообразия этого мира из поколения в поколение – результат медикаментозного лечения, чрезмерно переработанных продуктов питания и нашего сверхобеззараженного образа жизни. Организм современного человека служит домом примерно лишь для двух третей от того количества видов микроорганизмов, которые обитают в теле индейца из дебрей Амазонки, ни разу не испытавшего воздействия антибиотиков. Как мы увидим во второй части книги, восстановление этой недостающей трети микробов – серьезная задача, требующая усилий и настойчивости.

Не существует идеальных микробиомов, но некоторые их типы очевидно являются более здоровыми по сравнению с другими, несмотря на колоссальные различия. Цель The Human Microbiome Project («Проекта по исследованию человеческого микробиома») и других подобных исследований – понять, что можно считать «нормальным» микробиомом современного человека. Это смелое предприятие, учитывая скорость, с какой меняется микробиотический ландшафт. Компании вроде uBiome позволяют каждому вести «научный» журнал поведения своей микрофлоры, сравнивать эти данные с данными других людей, а также отслеживать реакцию своих микроорганизмов на изменение привычек и режима питания.

Изучение человеческого микробиома способно стать новым передовым направлением в медицине. В результате, возможно, появятся ответы на вопрос, почему мы болеем, и обнаружатся новые способы самолечения. В следующей главе мы узнаем, чем же на самом деле занимаются кишечные бактерии помимо производства газов и почему они так важны для нашего здоровья и хорошего самочувствия.