Места обитания микробиомов
Микробиом океанов
Океаны покрывают почти 70% нашей планеты, но о микроорганизмах, населяющих воды Земли, ученые только начинают узнавать. Эти крошечные жители вод являются «строительным материалом» для более крупных форм жизни на планете, они производят почти половину кислорода, которым мы дышим, перерабатывают примерно такой же процент углекислого газа, и удаляют больше чем половину метана в мировых океанах.
Микробиом земли
Почва и залежи земли содержат огромное количество микробных сообществ. По приблизительным подсчетам в каждом грамме почвы содержится около 40 тысяч видов микроскопических обитателей. Они необходимы для поддержания сотен процессов, без которых на такой почве не сможет произрастать ни одно растение. Также микробиом земли отвечает за расщепление загрязняющих среду веществ, а также за круговорот азота и углерода.
Микробиом атмосферы
Он также трудно поддается исследованиям. Пока ученым известно, что микробы в атмосфере присутствуют повсюду. Их набор может варьировать от места к месту, а также с течением времени. Микробы свободно передвигаются по атмосфере вокруг всего земного шара, цепляясь за частички пыли. Микробиом атмосферы может влиять на распространение инфекционных заболеваний, общее здоровье людей, сельское хозяйство, облака и осадки.
Микробиом человека
Микробиом человека – это совокупность триллионов микробов, живущих на теле и внутри людей. Он состоит из около тысячи разновидностей бактерий, живущих на коже человека, во рту, в его кишечнике и влагалище.
Эти микробы и их гены, по сути, делают нас эдаким суперорганизмом, состоящим из симбиоза человеческих клеток и микробов. Ученые предполагают, что микробиом одного человека может состоять из около 8 миллионов дополнительных генов (для сравнения: собственно в нашем геноме есть примерно 20-25 тысяч генов).
На разных участках тела колонии микробов сильно отличаются друг от друга. Различия между микробиомом кишечника и ротовой полости сравнимы с различием колоний бактерий, обнаруженных на почве и в океанах.
Особенность микробиома в том, что на теле каждого человека он уникален. Ученые пока не могут точно объяснить, как создается микробное разнообразие. Предположительно, на формирование микробиома влияют такие факторы как особенности питания, окружающая среда, генетические факторы и воздействие микробов на человека в самом раннем возрасте.
Но есть интересный момент. Ученые пока не могут объяснить почему так происходит, но у людей с серьезными хроническими заболеваниями, например, с диабетом, разнообразие микробиома упрощается. Также снижение разнообразия микробов наблюдается в организмах людей с дисфункцией кишечника, при аутоиммунных болезнях, ожирении, заболеваниях сердца, а также у пожилых.
Особенности косметики с пробиотиками и пребиотиками
Пробиотики — это живые микроорганизмы или вещества микробного происхождения (например, фрагменты ДНК и клеточных стенок бактерий), которые влияют на состояние микробиома, укрепляют иммунитет и защитные функции кожи. В косметических средствах живые бактерии не используют — они содержатся только в продуктах питания (йогуртах, кефире и т.д.). В бьюти-индустрии задействуют производные пробиотиков.
Пребиотики — вещества, создающие благоприятную питательную среду для размножения микрофлоры. И пробиотики, и пребиотики корректируют микробиом кожи так, чтобы она выглядела красивой, увлажненной и сияющей.
Крем с производными пробиотиков полезен всем.
Торг
На фоне общей чистоты и благополучия выросло количество аллергий и аутоиммунных патологий — астмы, экземы, поллиноза и многих других. Идея о возможной связи между ростом аллергических заболеваний и уменьшением числа бактерий на и в человеке, явившимся следствием чрезмерно активной и массовой гигиены, была впервые предложена в 1989 году.
Ее изложил доктор Дэвид Стрэйчан в виде так называемой гигиенической гипотезы — Hygiene hypothesis. В ней он указал, что более низкая инфекционная заболеваемость в раннем детстве может способствовать росту атопических патологий во взрослой жизни. Проще говоря, чем больше мы избегаем болезней в юности, тем хуже нам будет в дальнейшем. Эта простая идея говорит о том, что рост числа аллергий является неизбежной платой за свободу общества от инфекционных заболеваний.
Хотя фактические данные подтверждали указанную концепцию, гигиеническая гипотеза рассматривалась многими как вводящее в заблуждение и в корне неверное понятие с далеко идущими последствиями для общественного здравоохранения.
Однако зерно сомнений было посеяно — и постепенно оно дало всходы. В какой-то момент ученые задались простым и одновременно сложным вопросом: сколько клеток и сколько бактерий в человеке? Для анализа они использовали тело стандартного мужчины, которому дали следующее определение: «Эталонный мужчина обладает возрастом 20−30 лет, весом 70 кг и ростом 170 см».
После тщательных подсчетов было установлено, что тело среднестатистического человека состоит из 30×10^12 клеток, причем 84% занимают эритроциты. То есть мы не только на 80% состоим из воды, но и на 84% — из клеток крови. Интересно, что масса эритроцитов при этом крайне мала — всего 3 кг. Зато мышечные клетки у 70-килограммового человека весят целых 20 кг, занимая ничтожные 0,001% по количеству.
Иллюстрация: blog.talon.by
Но все это меркнет перед числом бактерий — 38×1012, то есть почти на 27% больше, чем самого человека. Вы просто задумайтесь: в каждом из нас бактерий больше, чем нас самих. Другое дело, что они крайне малы, поэтому общая масса микроорганизмов не превышает 0,2 кг.
Иллюстрация: blog.talon.by
Очевидно, что все это разнообразие невидимых глазу друзей нужно было как-то назвать и изучить. С неймингом помог американский генетик и биохимик Джошуа Леденберг, предложивший в 2000-х годах термин «микробиом человека». А для исследований в 2007 году создали проект по изучению микробиома человека — The Human Microbiome Project или HMP.
Что такое микробиом человека
Микробиом представляет собой группу микроорганизмов, характерных для определенной среды обитания, т.е. различные органы человека:
- Рот;
- Уши;
- Кожа;
- Половые органы
и прочее.
Человеческий организм населяет приблизительно 100 триллионов микробов, большая часть которых живет в кишечнике.
Состав микроорганизмов варьируется в зависимости от среды обитания.
Представляет собой совокупность микроорганизмов, которые включают:
- Бактерии;
- Простейшие;
- Грибки;
- Вирусы
и другие одноклеточные организмы как внутри нас, так и снаружи.
Термин «микробиом» впервые появился в 2001 году. Им нобелевский лауреат Джошуа Ледерберг описал набор всех геномов микробов, населяющих организм человека. Раньше использовали термин «микрофлора».
Не всегда микробиом «дружественен» для своего хозяина. Может также содержать потенциально патогенные микроорганизмы.
Из-за огромного количества населяющих нас микроорганизмов большее внимание уделяется микробам желудочно-кишечного тракта. В основном выделяют 4 подгруппы:
- Firmicutes (фирмикуты) — 64%;
- Bacteroides (бактериоиды) — 23%;
- Proteobacteria (протеобактерии) — 8%;
- Actinobacteria (актинобактерии) — 3%.
У здоровых людей отдельные отделы пищеварительного тракта характеризуются переменным разнообразием микроорганизмов. Желудок и двенадцатиперстная кишка практически стерильны, потому что кислотность желудочного сока неблагоприятная среда для большинства микроорганизмов.
В тонкой кишке их количество выше и составляет от 10000 до 100000 на 1 грамм пищеварительного содержимого. Здесь преобладают ацидофильные бактерии родов Lactobacillus и Streptococcus.
Наибольшее количество микроорганизмов находится в толстом кишечнике. Здесь их количество на 1 грамм может достигать миллиарды. Подавляющее большинство анаэробные микроорганизмы, такие как Bifidobacterium и Clostridium.
Учеными подсчитано, что в пищеварительном тракте содержится в 10 раз больше микроорганизмов, чем клеток в самом организме человека. Для сравнения, в геноме человека всего 21000 генов.
Бактерии, населяющие желудочно-кишечный тракт, в соответствии с их функциями можно разделить:
- Протеолитические (гнилостные). Потенциально патогенные бактерии, размножение которых оказывает отрицательное влияние на здоровье;
- Защитные (пробиотические). Бактерии, которые подавляют рост патогенных микроорганизмов, герметизируют кишечный эпителий и синтезируют питательные вещества для кишечного эпителия;
- Иммуностимулирующие. Стимулируют клетки иммунной системы, подавляют воспалительные процессы, участвуют в синтезе антител слизистой оболочки.
Влияние микробиома кишечника на нашу жизнь
Это общеизвестный факт, что кишечные бактерии критически важны для пищеварительной системы, а также снабжают нас полезными веществами, однако не все знают об их прямом влиянии на наше поведение и настроение. Более того, есть смелые теории, что они также способны влиять на наши вкусовые предпочтения. Имея симбиотическую связь с нами, они выделяют множество химических соединений, которые способны проникать в мозг, а также взаимодействовать с иммунной и гормональными системами.
Микробиом оказывает огромное влияние на наше здоровье. Например, присутствии некоторых патогенных видов или отсутствие полезных микроорганизмов могут приводить к различным неблагоприятным состояниям и болезням. Кроме конкретных заболеваний вызванных тем или иным возбудителем, плохая кишечная микрофлора может способствовать депрессии, аутизму, рассеянному склерозу, сахарному диабету и ожирению.
Но пробежимся по полезным эффектам, которые мы получаем от такого «сожительства».
Пищеварение
Пищеварение — это сложный процесс превращения пищи в питательные вещества, которые наш организм может использовать как материал для строительства новых тканей, поддержания жизнедеятельности старых, а также для производства регулирующих химических соединений, энергии и много другого. Удивительно, но не смотря на миллионы лет нашей эволюции, без микробов, мы не способны полноценно переваривать и усваивать пищу.
Иммунитет
Наука считает, что около 70% нашей иммунной системы происходит из кишечника. Микробы связываются с иммунными клетками и контролируют реакцию организма на инфекции. Они также выделяют вещества, которые делают кишечную и слизистую среды неблагоприятными для патогенных микроорганизмов и грибков.
Здоровье мозга
Новые исследования показывают, что центральная нервная система и кишечный микробиом тесно связаны. Передача сигналов в мозге происходит посредством выделения из синапсов специальных молекул — нейромедиаторов. Наверняка вы слышали о таких нейромедиаторах как серотонин, дофамин, ГАМК, гистамин и норадреналин, которые активируют или тормозят нейроны в мозге и регулируют ваше поведение и настроение.
Так вот, некоторые микробы способны вырабатывать эти нейромедиаторы, но также множество других химических соединений, которые используются организмом для их синтеза.
Контроль уровня сахара в крови
Исследование показало, что менее разнообразные микробиоты кишечника связаны с диабетом первого типа у детей. Было также обнаружено, что некоторые грамотрицательные бактерии были более распространенными непосредственно перед постановкой этого диагноза. Кроме того, постпрандиальный уровень сахара в крови широко варьируется среди населения, даже когда мы потребляем одну и ту же пищу. И это может быть отчасти связано с различиями в кишечных бактериях.
Большинство нейромедиаторов, таких как серотонин и дофамин, находятся в пищеварительном тракте, а не в мозге. Эти два органа общаются друг с другом по оси кишечник-мозг, что очень тесно связывает наше психическое и желудочно-кишечное благополучие. Не только пища, которую мы едим, оказывает глубокое влияние на наше психическое состояние, но и психологический стресс также отрицательно влияет на пищеварение.
Сердечно сосудистая система
Микробиом кишечника играет важную роль в обеспечении оптимального уровня холестерина ЛПВП и триглицеридов. Некоторые штаммы бактерий преобразуют питательные вещества, содержащиеся в красном мясе, в ТМАО (триметиламиноксид), химическое вещество, которое способствует закупорке артерий, что может привести к инфаркту миокарда или инсульту. И наоборот, другие виды, такие как лактобациллы, могут снижать уровень холестерина ЛПНП при приеме в пробиотической форме.
Масса тела
Многие исследования показали связь между дисбактериозом кишечника или неблагоприятным балансом хороших и плохих микробов и ожирением. В экспериментах на грызунах, им имплантировали микробиом от людей с ожирением, и они набирали больше веса, чем те, которые получили бактерии от худощавых людей. Эта закономерность соблюдалась, даже когда у них была одинаковая диета.
Это далеко не исчерпывающий список, но надеюсь, вы получили представление насколько важен кишечный микробиом для всех аспектов нашего здоровья.
Как вы можете протестировать свой микробиом?
Там, где есть проблемы со здоровьем, всегда будет бизнес, предлагающий лечение. Это не всегда плохо (всем заболеваниям необходимо лечение), но иногда интересы бизнеса идут впереди интересов практического применения. Другими словами, люди счастливы продать что-либо, что только в теории поможет вам, и то не факт. Существует множество новых тестов, которые утверждают, что позволят проанализировать ваш микробиом (большинство из них предполагает сдачу кала на анализ в лабораторию, так что не удивляйтесь, когда увидите это требование). Но проблема вот в чем: вы обеспечите ученых данными для исследований… но обеспечит ли это вас ответами?
Ниже приведены некоторые результаты из статьи Нью-Йорк Таймс о том, что мешает персонализированному тестированию микробиома:
- «Его время еще не пришло.» (речь о персонализированном тестировании микробиома) – доктор Рашми Синха, старший исследователь в Национальном институте рака
- «Вы получите невообразимое количество данных, которые в большинстве своем не поддаются интерпретации,» — доктор Мартин Дж. Блейзер, директор программы по исследованию микробиома человека при Нью-Йоркском университете, но добавил, «есть люди, которые были бы очень счастливы забрать ваши деньги, утверждая, что они смогут интерпретировать эти данные.»
- «На сегодняшний день эти знания весьма ограничены в применении. Есть много научных проектов, но не диагностических тестов.» — доктор Роб Найт, директор Центра инноваций микробиома при Калифорнийском университете в сан-Диего.
Другими словами: мы знаем, что микробиом важен, но истолковать его, зная, на что он будет или не будет влиять, и как эти изменения затронут ваше здоровье, все еще не представляется возможным. Пока эта информация не поможет выяснить, здоровый у вас микробиом или нет, следует знать, что трата денег на любую «услугу», связанную с микробиомом, будет не лучшим вложением. Ценность таких тестов появится спустя какое-то время, когда что-то прояснится в этом вопросе. Но это не значит, что прямо сейчас нельзя улучшить состояние своего микробиома.
Как восстановить микробиом кожи
Поможет здоровый образ жизни.
-
Сбалансированное питание, то есть достаточное количество белка, «хороших» жиров и углеводов: фруктов, овощей, злаковых.
Как изменить свой образ жизни с пользой для кожи. 11 советов
-
Ограничение потребления быстрых углеводов. Ничто так не нарушает микробиом кожи, как злоупотребление сладким.
-
Физическая активность на свежем воздухе — работа в саду, прогулки по лесу, пробежки в парке. Природные микробы-туристы способны изменить микробиом кожи в лучшую сторону.
-
Жизнь без стрессов. Конечно, это из области фантастики, но в наших силах научиться философски воспринимать неприятные ситуации.
Как стресс влияет на кожу
-
Здоровый сон. Микробиота чутко реагирует на любые изменения в нашем образе жизни.
-
Деликатный уход за кожей. «Для очищения выбирайте мягкие средства, которые не разрушают защитный слой кожи: для микроорганизмов, живущих на поверхности, важна среда обитания, — говорит Александр Прокофьев. — Используйте косметические средства, содержащие пребиотики и пробиотики».
И снова дисбактериоз
В российской педиатрической практике до сих пор можно встретить диагноз «дисбактериоз», хотя в официальных международных классификациях болезней, например МКБ-10, такого заболевания не существует. В случае диареи или других кишечных проблем у ребенка берут кал на посев, бактериологическая лаборатория подсчитывает количество 20–30 микроорганизмов (бифидо-, лакто-, актинобактерий и др.). Главной целью этих анализов является установление наличия воспалительного синдрома в кишечнике. Но бывают случаи, когда анализ четко показывает дисбактериоз, а человек чувствует себя нормально, никаких клинических симптомов нет, и наоборот.
Само слово «дисбактериоз» не совсем правильное. Речь идет скорее о дисбалансе, который касается не столько количественных характеристик бактерий, сколько большого числа метаболических параметров, включая содержание в кале коротких жирных кислот, индолов, свободной ДНК человека (если есть диарея, т. е. воспалительный синдром, кишечный эпителий активно слущивается). И дисбаланс проявляется не только внутри кишечника, как раньше думали, — это системное заболевание.
Дисбаланс кишечной флоры связан с развитием онкологических заболеваний, различных форм воспалительных процессов, а также с инфекцией клостридиями (эти бактерии часто присутствуют в кишечнике в небольшом количестве, обычно не вызывая патологии). Как правило, клостридиальная инфекция является психогенной; этих тяжелых пациентов долго и массированно лечат антибактериальными средствами.
Когда увлекались секвенированием генов и поиском бактериальных ассоциаций, выяснилось, что с кишечной микробиотой каким-то образом связаны очень многие, самые разные болезни. Среди них — метаболический синдром, диабет 2-го типа, астма, аутизм. Известно, что подсадка мышам микробиоты пациента с аутизмом приводит к формированию сходного синдрома, который снимается пересадкой микробиоты здоровых доноров.
Микробиом постоянно меняется
Утроба матери является стерильной средой, но во время рождения, по мере преодоления родовых путей мы получаем первую микробиоту. Далее мы пополняем свое разнообразие бактерий из грудного молока. В основном это лактобациллы и бифидобактерии, которые подавляют условно-патогенных клостридий и бактериоидов. Обычно это и формирует основной костяк наших микробов, дальнейшее обогащение микробиома зависит от образа жизни человека.
Чем старше мы становимся, тем больше различных видов бактерий в нас проживает, однако использование антибиотиков и некоторых средств гигиены негативно влияют на их разнообразие.
Так выглядит здоровая микрофлора рта, хотя, чтобы покрасить все бактерии, флуоресцентных красителей и цветов видимого спектра не хватит
Если вы заботитесь о своем здоровье, то вам может быть интересно знать, что есть еда, которую бактерии особенно любят, ее общее название — пребиотики.
Пребиотики
Пребиотик — это тип клетчатки, которая проходит через кишечник непереваренной. Хоть он и не дает никакой питательной пользы человеку, наши кишечные микроорганизмы любят это! Микробы питаются этим веществом, и его регулярное потребление способствует их росту и разнообразию. Пребиотики встречаются в природе во многих продуктах, включая бобовые, овес, бананы, топинамбур, спаржу, чеснок, лук и орехи. Но помимо пребиотиков есть еще и пробиотики.
Пробиотики
Пробиотики — это «хорошие» бактерии или другие живые организмы, такие как дрожжи, которые содержатся в продуктах питания или пищевых добавках. Из продуктов питания они могут содержаться в некоторые соках и соевых напитках, йогуртах и кефире, неферментированном молоке, кимчи и кислой капусте.
Наиболее распространенные пробиотические бактерии происходят из двух групп: Lactobacillus и Bifidobacterium. Например, в йогуртах часто содержится Lactobacillus acidophilus, однако некоторые производители могут добавлять другие штаммы полезных бактерий.
В свою очередь, специальные пробиотические добавки, которые доступны в капсулах, таблетках, порошках и жидких экстрактах, содержат определенные штаммы бактерий. Эффектам пробиотиков можно посвятить отдельную большую статью, поэтому мы коротко рассмотрим лишь несколько исследований, которые проводились с бактериями Lactobacillus rhamnosus и Lactobacillus reuteri.
Бактерии вида L. reuteri могут продуцировать антимикробные молекулы, такие как органические кислоты, этанол и реутерин. Благодаря своей антимикробной активности L. reuteri способны ингибировать колонизацию патогенных микробов и реконструировать композицию комменсальной микробиоты.
Эта бактерия также приносит пользу иммунной системе. Например, некоторые штаммы L. reuteri могут снижать выработку провоспалительных цитокинов, одновременно стимулируя развитие и функцию регуляторных Т-клеток.
- увеличение выработки тестостерона
- более высокий уровень лютеинизирующего гормона
- более высокий уровень фолликулостимулирующего гормона
- увеличенное количество сперматозоидов с лучшей подвижностью
- увеличение размера яичек
Lactobacillus reuteri подавлял связанное с возрастом сокращение яичек у крыс (это происходит и у людей), и фактически увеличивал их размеры.
Доминирующее поведение крыс, получавших пробиотики, и значительно более высокий уровень тестостерона преобладали даже тогда, когда исследователи использовали несколько различных диет.
Ученые заявили, что диетическая L. reuteri может обеспечить естественный подход к профилактике возрастного снижения уровней тестостерона у мужчин.
Как видите, мир бактерий удивителен, и пусть мы этого не видим, но он оказывает огромное влияние на нашу жизнь.
Как полнеть «из воздуха»
В современную индустриальную эпоху некогда существовавшие микробные балансы человеческого организма повсеместно нарушаются. Это приводит не просто к дискомфорту, но и к ускоренному старению, развитию множества патологических состояний, и не только желудочно-кишечного тракта. Что до кишечника, то за последние полвека частота его заболеваний, в том числе онкологических, взрывообразно возросла, причем в развитых странах начинает лидировать рак толстой кишки. Добавьте к этому воспалительные заболевания, такие как колиты и болезнь Крона.
Налицо факт микробного дисбаланса, который присущ не отдельным индивидам, а целым популяциям. Парадокс: питаться люди стали, на первый взгляд, лучше и разнообразнее, но практически у каждого человека наблюдаются те или иные признаки пищеварительной дисфункции.
Оказывается, дело не всегда в том, какое количество пищи и даже калорий человек потребляет. Потому что в зависимости от ферментативных свойств отдельных классов, родов и видов бактерий наша микробиота способна утилизировать даже те компоненты пищи, которые традиционно считались неперевариваемыми. Вспомним старую поговорку, что кто-то «полнеет прямо из воздуха». Это означает, что бактерии, извлекая такие дополнительные калории, делятся с организмом и запускают ряд процессов, приводящих к ожирению.
С точки зрения химика, ЖКТ — достаточно уникальная конструкция. Желудок и тонкий кишечник, запертые сфинктерами, представляют собой большие химические реакторы, где процесс пищеварения проходит с помощью ферментов, химических веществ и сильных детергентов, включая холевые кислоты, выделяемые с желчью. А благодаря кислотной среде желудка и отсутствию кислорода в тонком кишечнике там создаются относительно стерильные условия. На этой стадии из пищи извлекаются легкоусвояемые метаболиты: жиры, аминокислоты или короткие пептиды, а также «быстрые» углеводы.
Верхние отделы ЖКТ слабо обсеменены бактериями, и это неслучайно. Кислотность, антибактериальные ферменты ротовой полости и некоторые иммунные факторы контролируют процесс размножения микроорганизмов настолько, чтобы справляться и с возможными гнилостными процессами в пище. Но если в районе тонкого кишечника численность микробов возрастает, это сопровождается патологическими реакциями. Бактерии не только поедают легкоусвояемые метаболиты, но и выделяют токсины, которые тотчас всасываются в кровь.
В толстый кишечник попадает уже то, что не переварилось. В нижних отделах тонкой кишки, в месте перехода в толстый кишечник, почти полностью реабсорбируется желчь — очень токсичный продукт для микроорганизмов. Поэтому в толстом кишечнике, где среда практически нейтральна и концентрация кислорода выше, выживают разнообразные бактерии, которые очень тонко и «интимно» кооперируются.
Как формируется человеческий микробиом
Человек начинает собирать в себя и на себе микробы с момента рождения. Младенцы впервые подвергаются воздействию микробиоты в родовых путях. И эти микробы затем помогают малышу формировать собственную кишечную микробиоту. Кстати, у младенцев, появившихся на свет с помощью кесарева сечения, микрофлора кишечника формируется намного хуже. Только после 6-месячного возраста по этим показателям они догоняют детей, родившихся естественным способом.
Кроме того, хоть эту теорию еще предстоит доказать, но некоторые ученые предполагают, что первому воздействию микробов человек подвергается еще в утробе матери. Если это так, то теория о стерильности среды женской матки также будет разрушена. В 2013 году ученые из Медицинской школы Вашингтонского университета исследовали плаценту, взятую от 195 женщин. Оказалось, что треть плаценты содержит на себе бактерии, которые очень напоминают микрофлору полости рта. Кроме того, ученые обнаружили, что микробы содержатся и в околоплодных водах. В ходе другого исследования выяснилось, что почти 30% малышей получают бактерии, которые необходимы для формирования кишечного микробиома, вместе с материнским грудным молоком.
Процесс формирования микробиома продолжается в течение первых 3 лет жизни человека. За это время состав микробиома часто меняется, но к 3 годам формируется зрелый микробиом конкретного человека. К этому времени он становится довольно стабильным, хотя и не статичным. То есть состав микробного сообщества на протяжении всей жизни остается довольно пластичным и вариативным. Как формируется микробиом в каждом конкретном случае, исследователям пока не совсем понятно. Но специалисты предполагают, что этот процесс зависит от множества факторов, таких как пищевые привычки, место обитания, возраст, раса, пол, гормональные изменения и даже прием лекарств.
К примеру, доказано, что в период полового созревания происходят изменения в микробиоме кожи. У женщин состав и структура вагинального микробиома меняется, как минимум, трижды: во время беременности, после родов и в период менопаузы.
Надо сказать, что микробы заселяют нас не в случайном порядке. Микробиом человека состоит из определенных видов микроорганизмов, которые дополняют друг друга и даже своего хозяина, выполняя важные функции для поддержания жизнеспособности человека.
Взять к примеру кишечные бактерии. Часть из них отвечает за синтез витаминов и ферментов. Другие необходимы для правильного пищеварения, третьи отвечают за укрепление иммунной системы. А некоторые и вовсе могут влиять на активность головного мозга.
Что интересно, микробиом человека может содержаться даже за пределами тела. Наши микробы могут оставаться на любой поверхности, с которой мы контактируем, и даже быть в окружающей среде. Человеку достаточно просто зайти в помещение, чтобы выбросить в воздух часть собственных микробов. Специалисты это явление называют микробным облаком.
В пищеварительном тракте в 10 раз больше бактерий, чем клеток в теле человека
Организм человека является своеобразным альянсом, и создает симбиотические (взаимовыгодные) отношения между большинством микроорганизмов микробиома. Кишечные бактерии помогают пищеварению, производя важный для сердечно-сосудистой системы и костей витамин К2. Но не все из этих «жучков» так жаждут быть нашими друзьями. Есть и так называемые «плохие» кишечные бактерии. Даже «хорошие» бактерии однажды могут предать вас и стать вредоносными.
Это происходит из-за перенесенных болезней, испытанного стресса, неправильного пищевого поведения, употребления антибиотиков, или по другим причинам, нарушающим пищеварительную экосистему и зависящим от того, какой образ жизни мы ведем. Вот почему большая область исследования посвящена тому, чтобы выявить взаимоотношения между состоянием микробиома человека и такими заболеваниями как воспаление кишечника, ожирение или даже рак
Так как же не запутаться в этом потоке информации? Без сомнения, важность этой темы сложно переоценить, но вокруг существует столько вводящей в заблуждение информации, которая пока ничем не может быть подтверждена, так как необходимо больше исследований в этой области. Конечно, такой выход из ситуации как пробиотики может помочь некоторым – и он определенно хорош, в целом существует и множество других доступных (и менее дорогих) способов для поддержания здоровья микрофлоры кишечника
Роль в организме
Ученые в течение почти 20 лет изучали микробиом, прежде чем пришли к выводу, что этот симбиоз микробов играет важную роль для человеческого организма. Он важен для:
- повышения иммунитета;
- профилактики инфекций;
- поддержания функциональности пищеварительной системы;
- поддержания гормонального баланса;
- правильной работы головного мозга.
Состояние микробиома может даже определить, к развитию каких болезней склонен человек. В 2018 году в британском журнале Nature, который является самым влиятельным научным изданием в области биологии и медицины, были опубликованы результаты крупномасштабного исследования, касающегося микробиома. Ученые, проанализировав микробиом более 1000 здоровых людей, выявили тесную связь между микробным сообществом и изменениями холестерина, массы тела, уровня глюкозы в крови и некоторыми другими параметрами. Специалисты, проводившие исследование, пришли к выводу, что используя генетические данные и профиль микробиома человека, намного легче определить его склонность к тем или иным нарушениям, нежели в случае использования исключительно генетического материала.
Многие, наверное, знают, что витамин В12 – одно из тех веществ, которое синтезируется в тонком кишечнике. Но после изучения функций микробиома в организме ученые пришли к выводу, что все же это вещество с довольно сложной молекулой производит не сам человеческий организм, а микроорганизмы, содержащиеся в кишечнике.
Что влияет на состав микробиома
Наилучшим образом на данный момент изучена микробиотика кишечника. Несмотря на это, ученым пока не ясна связь между изменениями состава микробиома и патогенезом заболеваний. До сих пока не выяснено, связан ли дисбаланс микробов с так называемым дисбактериозом. Однако предполагается, что на состав микробов могут влиять некоторые факторы, такие как:
- Гены;
- Возраст;
- Протекание родов;
- Питание, включая грудное вскармливание;
- Стресс.
Хотя состав кишечного микробиома в первую очередь зависит от факторов окружающей среды, на его состав также оказывает влияние генотип хозяина. Как пример такой взаимосвязи ученые приводят ген FUT2, кодирующего фермент фукозилтрансферазу 2.
Люди с неблагоприятным вариантом гена FUT2 не продуцируют определенные олигосахариды, недостаток которых предрасполагает к дефициту защитных бактерий рода «бифидобактерии». Неблагоприятный вариант этого гена встречается примерно у 20% европейцев.
У плода в утробе матери кишечник стерилен. Во время прохождения через родовые пути ЖКТ ребенка заполняется влагалищным микробиомом матери.
Затем во время грудного вскармливания поступают пребиотические вещества из молока, которые стимулируют рост полезных бактерий.
У детей на искусственном вскармливании этих бактерий может быть недостаточно. Учеными доказано, что роды и тип кормления имеют решающее значение для правильного формирования и развития микробиома. Ими обнаружены различия в составе микробиотики у детей, рожденных естественным путем и с помощью кесарева сечения.
После окончания грудного вскармливания и введения твердой пищи постепенно начинает формироваться состав кишечной микрофлоры.
Примерно в 15 лет он становится относительно стабильным, если человек здоров и ведет здоровый образ жизни.
Следующий этап жизни человека, когда начинаются изменения кишечной микробиотики, начинается после 65 лет. В это время отмечается снижение количества защитных бактерий и увеличение числа потенциально патогенных.
Эти изменения могут быть одним из основных факторов возрастных заболеваний. В значительной степени это объясняется снижением функциональности органов, например, поджелудочной железы и других.
Питание — один из сильнейших факторов, влияющих на состав кишечного микробиома. Когда с пищей поступает достаточное количество сложных углеводов, микроорганизмы больше производят веществ, подавляющих воспаления. Это те углеводы, которые устойчивы к пищеварительным ферментам и служат питательной средой для полезных бактерий.
Наличие в питание рафинированных продуктов, т.е. простых углеводов, наоборот, создает все условия для роста патогенных.
Кстати, многие диеты способствуют росту патогенной микрофлоры, например, безглютеновая. Пример здоровой – средиземноморская. Это доказано исследованиями. Она содержит полифенолы в дополнение к большому количеству пищевых волокон. Как показали исследования, 90-95% полифенолов накапливается в толстой кишке, где они подвергаются различным биохимическим изменениям в кишечном микробиоме.
Также доказано влияние на состав стрессовых ситуаций. В проведенных исследованиях сначала на мышах, а затем на людях, доказана связь стресса с патогенной микрофлорой.
