БактериЯ. Что мы знаем о микробиоме человека

Валентина Мохор

3 года назад

В 2003 году группа ученых получила Нобелевскую премию по физиологии и медицине за открытие структуры молекулы ДНК. Весть о том, что геном человека расшифрован, не оставила равнодушным никого. Событие назвали революционным, прорывом, сенсацией, величайшим открытием, и ни одно из этих определений не было преувеличением. Перед учеными всего мира буквально распахнулись двери к медицине и биотехнологиям будущего. А обыватели с робкой надеждой заговорили о возможном бессмертии человека.

Второе событие, случившееся 4 годами позже, - старт проекта по изучению микробиома человека (Human Microbiome Project – HMP), - таким ажиотажем не сопровождалось и вызвало интерес в большей степени в научных и приближенных к ним кругах. И зря. Проект явился логическим продолжением исследований генома, сопоставим по размаху, а результаты и их влияние на развитие науки о человеке и его здоровье впечатляют не меньше.

Микробиом – совокупность микроорганизмов, их генов и геномов, находящихся в постоянном и тесном контакте с организмом хозяина, в данном случае человека. Основные места локации микробиома: желудочно-кишечный тракт, кожа, слизистые, мочеполовая система. Большая часть микроорганизмов населяет желудочно-кишечный тракт, преимущественно толстый кишечник. Микробиом оказывает непосредственное влияние на состояние организма, так же как человек своими привычками, образом жизни, питанием «регулирует» состояние и качественный состав своего микробиома.

Бацилла, будь человеком!

Всего 10 лет назад считалось, что человеческий микробиом представлен практически одними бактериями. Сегодня достоверно установлено, что своеобразная экосистема человека состоит не только из бактерий, но и грибов, вирусов, простейших и даже… мельчайших водорослей. Благодаря новейшим методам генетического секвенирования (изучения генов микроорганизмов) было выявлено около 30 тысяч видов и 70 тысяч штаммов микроорганизмов, которые «сожительствуют» с человеком непосредственно на теле и внутри него. (Сравните: современными методами культивирования ученые могут «воспроизвести» в лабораторных условиях всего около 1 тысячи видов микроорганизмов.)

Еще несколько любопытных фактов, которые нашли научное подтверждение в ходе проекта HMP.

В совокупности масса микроорганизмов, населяющих человека, составляет порядка 2-2,5 килограмма.
При этом человек буквально состоит из микроорганизмов, потому что только 10 % клеток человеческого тела - зародышевые и соматические, собственно наши. Совокупность этих клеток определяет внешний вид человека снаружи и изнутри. Вдумайтесь, на 1 клетку человеческого тела приходится 10 клеток микробов!
ДНК человека содержит порядка 20-25 тысяч активных генов (помимо «мусорных», которых в десятки раз больше, но они абсолютно бесполезны). В то же время грибы имеют до 0,5 миллиона генов, бактерии - около 8 миллионов! То есть, бактериальных генов в организме человека в 360 раз больше, чем его собственных, унаследованных от родителей.
Микробиом человека так же уникален, как радужка глаз или отпечаток пальцев. Даже однояйцевые близнецы, в отличие от идентичного генома, имеют абсолютно разный микробиом.

Чем полезна эта информация для нас?

Больше микробов, хороших и разных!

Даже исходя из приведенных фактов и цифр вывод напрашивается сам собой: здоровье и общее состояние человека в огромной степени зависит от качества его микробиома. Например, Константин Северинов, доктор биологических наук, заведующий лабораторией регуляции экспрессии генов элементов прокариот Института молекулярной генетики РАН, заведующий лабораторией молекулярной генетики микроорганизмов Института биологии гена РАН, профессор Университета Ратгерса (США), профессор Сколковского института науки и технологий (SkolTech) убежден: "Самый большой орган в нашем организме не печень и не мозг, а микробы, которые образуют так называемый микробиом".

Ключевое значение имеют микроорганизмы, населяющие желудочно-кишечный тракт. Десятки научных исследований и клинических опытов не оставляют поводов для сомнений: на 70 % иммунитет человека зависит от бактерий кишечника.

Галина Бекетова

Доктор медицинских наук, профессор, заведующая кафедрой детских и подростковых заболеваний НМАПО им. П.Л. Шупика (Украина)

Известно, что человек не имеет всех необходимых ферментов для переваривания различных видов еды, которые, образно говоря, представляют наш общий «обеденный стол». Но у нас есть помощник – микробиом, благодаря которому различные виды белков, жиров и углеводов могут перерабатываться и усваиваться в организме. Микроорганизмы не просто транзитные пассажиры в нашем и на нашем теле. Они метаболически активны, составляют нашу индивидуальную и общую экосистему, и мы должны с ними считаться.

Напомним: У каждого человека свой индивидуальный и неповторимый набор микроорганизмов, структурированы они так, чтобы выполнять различные функции: защитные, метаболические, пищеварительные и др. Как в отдельности, так и в совокупности и взаимодействии друг с другом. Помимо основных функций, бактерии способны вырабатывать соединения, которые предотвращают различные воспалительные процессы, дезактивируют «вредные клетки». Американские и французские ученые вне зависимости друг от друга обнародовали в 2015 году результаты своих исследований, которые показали, что создание нормальной микрофлоры кишечника во многом определяет успех терапии некоторых злокачественных опухолей, в частности, меланомы. А клинические опыты над крысами наглядно позволили доказать, что включение в рацион бифидобактерий во время проведения противораковой терапии приводит к подавлению роста опухоли.

В то же время воздействие внешних факторов (неправильное, нерациональное питание, загрязненный микроклимат, вредные привычки, частая и необоснованная антибиотикотерапия и др.) способно нарушить качественный и количественный состав микробиома, что однозначно отразится на состоянии организма и здоровье человека.

Галина Бекетова

К сожалению, на фоне изменения структуры питания, агрессивной промышленной переработки пищи человек уже безвозвратно потерял несколько видов очень значимых для него бактерий. То есть, без преувеличения можно говорить о глобальной микроэкологической катастрофе на уровне каждого человека. И цена ей чрезвычайно высока - это рост патологий, которые относятся к неинфекционным заболеваниям: болезни сердечно-сосудистой системы, злокачественные опухоли, сахарный диабет 2-го типа и др. Это требует, как минимум, нашего понимания, насколько важно поддерживать физиологическое состояние микробиома, всей той совокупности микроорганизмов, которые живут на поверхности нашего тела и внутри нас.

Мал золотник, да дорог

Соблюдение всего 3 правил помогает создать и сохранить гармоничный, эффективно работающий микробиом, что, безусловно, будет способствовать повышению качества и продолжительности жизни.

1. Здоровая мама – первый шаг к рождению здорового малыша.

Возможность изучать микробиом не только новорожденного ребенка, но и плода в утробе матери, позволила разрушить один из самых «бородатых» мифов о стерильности новорожденного. Во время беременности происходит транслокация микроорганизмов из пищеварительного тракта мамы к плоду. И уже до рождения ребенок имеет свой микробиом, во многом схожий с материнской флорой, который расширяется и совершенствуется во время родов при прохождении ребенка через родовые пути. Иными словами, для сомневающихся это еще один ракурс на вопрос о прямой взаимосвязи здоровья матери и будущего потомства.

2. Кормление грудью – еще один фактор, влияющий на формирование микробиома маленького человека, который только получил путевку в большую жизнь.

Молоко и молозиво матери - это совершенно удивительный природный симбиотик, который содержит более 700 различных полезных для ребенка микроорганизмов, а также соединения, модулирующие взаимовыгодные отношения микроб–хозяин. Если есть хотя бы малейшие сомнения, кормить ребенка грудью или нет, просто подумайте об этом.

3. Регулярное употребление пробиотиков.

150 лет назад великий ученый, биолог, лауреат Нобелевской премии Илья Мечников выдвинул гипотезу о физиологическом подходе как ключе к сохранению здоровья. В частности, о влиянии пробиотиков на продолжительность и качество жизни. По его мнению, достаточное количество полезных бактерий – от 1 до 5 млрд в сутки – может улучшать не только физическое, но и ментальное здоровье человека, а также влиять на поведение. Эффективность пробиотиков состоит не в нормализации микробиома. Потому-то они НЕ становятся его членами и уходят из пищеварительного тракта через определенное время. Проект HMP дал понимание: пробиотические бактерии влияют прежде всего на активность (экспрессию) генов, координирующих различные функции, усиливают барьерную функцию эпителия, модулируют иммунный ответ хозяина… Как давно вы ели йогурт или пили кефир?

Мы намеренно не включили в эти правила «стандартный» набор опций, обеспечивающий в целом здоровье и состояние организма человека: полноценное и сбалансированное питание, отказ от вредных привычек, физическую активность, создание благоприятного микроклимата вокруг себя и проч., и проч. Эти факторы подразумеваются по умолчанию. Потому что микробиом у человека будет при любом раскладе. Вопрос в другом: поможете вы ему стоять на защите вашего здоровья, или позволите вести против вас тихую, но смертельную войну.