Главная Лечение и профилактика О микробиоме: Как микробы управляют здоровьем людей. Микробиота человека: роль бактерий, грибков, архей и вирусов в нашем теле Микробиом человека современные исследования

О микробиоме: Как микробы управляют здоровьем людей. Микробиота человека: роль бактерий, грибков, архей и вирусов в нашем теле Микробиом человека современные исследования

Микробиом кожи – популярная тема. Практически каждую неделю появляются новые данные о том, что те или иные бактерии повинны в развитии дерматологических болезней, таких как акне, розацеа, псориаз и т.д.

А раз враг обнаружен, то его, понятно, следует тут же обезвредить, разработав инновационные косметические формулы и выпустив их на рынок.

Складывается впечатление, что сегодня поверхность кожи исхожена человеком вдоль и поперек, как поверхность Луны.

Почему же мы решили зайти на эту изведанную территорию?

Мы постоянно отслеживаем мировые тенденции в эстетической медицине и дерматологии и в последнее время не могли не отметить появляющиеся controversies вокруг темы микробиома.

В этой статье мы попытаемся разобраться, так ли они обоснованны, и где в этой теме кончается наука и начинается маркетинг?

Но сначала вернемся ненадолго в университет.

Кожа под микроскопом

По данным американских микробиологов (Grice 2011) , на коже находится 1,8 м 2 разнообразных мест обитания микроорганизмов, включая бактерии, грибы, вирусы, клещи.

Микрофлора делится на постоянную – резидентную (около 90 % микробов), факультативную (условно-патогенную) – около 9,5 % и случайную (транзиторную) – 0,5 %.

Согласно доктору медицинских наук Виктору Бондаренко, заведующему лабораторией генетики вирулентности бактерий Института эпидемиологии и микробиологии им. Н. Ф. Гамалеи РАМН, около 20 % микроорганизмов от общего числа обитает в полости рта (более 200 видов), 18–20 % приходится на кожные покровы, 15–16 % - на глотку, 2–4 % – на урогенитальный тракт у мужчин и примерно 10 % – на вагинальный биотоп у женщин, а больше всего микроорганизмов (до 40 %) – в желудочно-кишечном тракте (Бондаренко 2007) .

Микробиом кожи определяется такими факторами, как pH, температура, влажность, уровень выработки кожного сала, окислительный стресс, диета, инфекции. Кожа обладает высокой обновляемостью клеток, поскольку она постоянно противостоит воздействию внешних факторов.

Микробиом кожи меняется от человека к человеку. Уникальный профиль микробиоты человека задается в зависимости от «экониши», на него также влияет количество света и влажности/сухости, число волосяных фолликулов, пол и возраст (Krajewska-Włodarczyk 2017) .

Таблица 1. Кожный микробиом

Нормальная микрофлора	Патогенная микрофлора
Streptococcus viridans (стрептококк зеленящий) – нормальные обитатели полости рта, глотки, носа.	Staphylococcus aureus (золотистый стафилококк)
Staphylococcus saprophyticus (стафилококк сапрофитный) – самый мирный из стафилококков, основное его место обитания – это стенка мочевого пузыря и кожа вблизи гениталий, поэтому нетрудно догадаться, что он является возбудителем цистита, которому больше подвержены женщины.	Streptococcus pyogenes (стрептококк пиогенный, он же бета-гемолитический стрептококк группы А) – дает осложнения в виде ревматизма, поражая почки, сосуды мозга, сердце, суставы.
Staphylococcus epidermidis (стафилококк эпидермальный) – обитает в различных областях слизистых и кожных покровов. Эпидермис – поверхностный слой кожи, отсюда и название.	Streptococcus pneumoniae (пневмококк) – возбудитель пневмонии и менингита.
Staphylococcus haemolyticus (стафилококк гемолитический)	Pseudomonas aeruginosa (синегнойная палочка)
Грибы рода Candida	Klebsiella pneumoniae, ozaenae, rhinoscleromatis (клебсиеллы пневмонии, озены, риносклеромы)
Непатогенные виды бацилл, коринебактерии и др.	Yersinia enterocolitica, pseudotuberculosis (иерсинии энтероколита и превдотуберкулеза)

Известно, что сухие участки кожи на предплечьях, ягодицах и кистях активно заселены бактериями вида Actinobacteria, Proteobacteria, Firmicutes и Bacteriodetes. Удивительной особенностью микробиоты этих зон является обилие граммотрицательных организмов. Когда-то считалось, что они колонизируют кожу редко. Интересно, что на этих участках разнообразие бактерий больше, чем в кишечнике или полости рта одного и того же человека. Кроме того, микроорганизмы «привязаны» к текущему участку тела. И, пересаженные из одной среды обитания в другую, например, с языка на лоб, не способны колонизировать новую территорию или изменить существующее в этой области микробное сообщество (Costello et al. 2009) .

Как этому невидимому и густонаселенному миру удается относительно спокойно и мирно существовать друг с другом на таком ограниченном участке, как наша кожа?

Ответ кроется в гомеостазе.

Гомеостаз кожи

Чтобы эффективно выполнять свою защитную функцию (физического и иммунного барьера при стрессах, внешних вмешательствах или инфекциях), кожа полагается на механизмы непрерывного удаления мертвых клеток.

Это происходит в результате гомеостаза, когда на коже поддерживается баланс между иммунорегуляцией и толерантностью к внешней среде. Если это равновесие нарушается, иммунная система может нанести удар и начать патогенез (Belkaid 2014; Sil et al. 2018) .

Многие механизмы кожного гомеостаза до сих пор не до конца понятны и изучены, а то, что известно, подробно изложено в учебниках. Здесь, чтобы не цитировать страницы, мы опишем лишь некоторые важные открытия на пути к этому пониманию.

Если вы не хотите утомлять себя обилием терминов, то можете без вреда пропустить этот раздел.

Белок AhR и гомеостаз

Рецептор ароматических углеводородов AhR – это белок, который относится к лиганд-зависимым транскрипционным факторам и осуществляет регуляцию ферментов, способствующих метаболизму ксенобиотиков.

Он опосредует многочисленные биологические и токсикологические эффекты, индуцируя транскрипцию различных чувствительных к AhR генов.

Японские ученые исследовали роль этого белка и пришли к выводу, что он оказывает ряд функциональных воздействий на гомеостаз кожи (Furue et al. 2014) .

Они установили следующее:

AhR участвует в оксидативном стрессе. Например, кератиноциты выделяют AhR-комплекс, который взаимодействует с бензоапиреном и другими факторами окислительного стресса, что приводит к повреждению клеток. Бензоапирен – один из главных ингредиентов, выделяющихся при курении табака, и, возможно, есть связь между AhR и такими индуцированными табакокурением заоблеваниями кожи, как псориаз и пальмоплантарный пустулез.
AhR связан с эпидермальной функцией. Активация этого белка может приводить к индукции дифференцировки эпидермиса. Это значит, что может повышаться экспрессия филаггрина, лорикрина и хорнерина, а также происходить утолщение эпидермиса. Все это вкупе с нарушением микробиома кожи, связанного с бактериями Propionibacterium acnes, может приводить к развитию акнеподобных состояний кожи.
AhR может модулировать меланогенез, контролируя экспрессию меланогенных генов.

И это далеко не полный список реакций, в которых принимает участие этот белок, во многом его действие остается загадочным.

Сигнальный путь Wnt и гомеостаз

Немецкие ученые занимались изучением нарушений в передаче сигналов Wnt и его роли в поддержании барьерной функции кожи для ее правильного физического, биохимического и иммунологического функционирования (Augustin 2015) .

Они установили, что кожа является сложным динамическим органом с высоким клеточным обменом, при котором стволовые клетки обеспечивают постоянное обновление кожи. Сигнальный путь Wnt контролирует рост стволовых клеток и участвует в обновлении различных тканей. Нарушение передачи сигналов Wnt в коже вызывает такие нарушения, как алопеция, хронические воспалительные заболевания кожи или рак.

Транскрипционный фактор Foxn1 и гомеостаз

Много исследований было сосредоточено на клеточных и молекулярных механизмах, которые регулируют биологию кожи. Факторы транскрипции являются ключевыми молекулами, которые настраивают экспрессию генов и способствуют или подавляют транскрипцию гена. И эпидермис является ключевым источником транскрипционных факторов, которые регулируют многие функции эпидермальных клеток, такие как пролиферация, дифференцировка, апоптоз и миграция.

В одном из недавних исследований было установлено, что активация эпидермальных факторов транскрипции вызывает изменения в дерме кожи (Bukowska et al. 2018) .

Транскрипционный фактор Foxn1 играет особую роль в биологии кожи. Регуляторная функция Foxn1 связана с физиологическими (развитие и гомеостаз) и патологическими (заживление ран) изменениями. В частности, Foxn1 участвует в способности кожи регулировать образование рубцовой ткани, что может быть перспективно в регенеративной медицине.

Иммунный ответ второго типа

В развитии микробиома и регуляции бактерий, которые колонизируют поверхность кожи, решающее значение имеет иммунная система, а получаемые от микробов сигналы постоянно формируют и устанавливают ответ иммунных реакций.

Канадские ученые установили, что иммунный ответ второго типа лежит в основе развития атопии и аллергии. Микробы модулируют иммунные ответы типа 2 через воздействие на цитокины типа 2, дендритные клетки и регуляторные Т-клетки. Микробная колонизация в кишечнике, легких и коже в ранний период иммунного развития, по-видимому, имеет особое значение для развития толерантности и регуляции иммунных ответов, которые позднее могут быть связаны с аллергией (McCoy et al. 2018) .

Даже вышеприведенных немногочисленных данных достаточно, чтобы прийти к выводу о том, что микромир тонок, неоднозначен и непостоянен, а протекающая в этом мире бурная активность, взаимодействия и регуляция еще не до конца понятны.

Обозначим проблему

Хотя человек и изучил кожу, установил количественное соотношение микрофлоры, классифицировал и присвоил бактериям романтичные названия (вспомним глобальный проект «Микробиом человека», начатый в 2008 году), но нам так и не удалось установить причинно-следственные связи между этими процессами.

Однако набирают популярность мнения, что виной кожных болезней являются нарушения в микробиоме, иначе дисбаланс микроорганизмов.

Но так ли это на самом деле? Корректно ли делить бактерии на «вредных» и «полезных»?

Сначала немного статистики:

Установлено, что в 90 % случаев при атопическом дерматите происходит колонизация кожи Staphylococcus aureus, причем этому подвержены не только пораженные участки, но и участки здоровой кожи (Kong et al. 2012) .
При псориазе в очагах поражений обнаруживаются большие колонии Streptococcus и Propionibacterium (Statnikov et al. 2013) .
Вид Propionibacterium acnes долгое время рассматривался как важный провоцирующий механизм акне. Однако было выявлено, что в воспаленных фолликулах присутствуют не только P. acnes, но и другие бактерии, например Streptococcus epidermidis (Bek-Thomsen et. al 2008).
На Западе бушует эпидемия кожной аллергии, причем количество случаев, по оценкам ученых, значительно возросло за последние 5–10 лет (Wallen-Russell et al. 2017) .

Мы привели лишь крошечную часть данных. Исследования также показывают, что дисбаланс микрооорганизмов может лежать в корне и таких заболеваний, как синдром Крона, колиты и синдром раздраженного кишечника, аутоиммунные заболевания, склероз или диабет I типа (Campbell 2014) .

Конечно, при таких данных есть соблазн «свалить» всю вину за болезнь на бактерии.

Но почему есть сомнения?

Группа американских ученых (Wallen-Russell et al. 2017) высказала обоснованные сомнения новомодным течениям.

Они отметили следующее:

До сих пор нет абсолютного способа измерения микробиома и оценки состояния здоровья кожи.
Как понять, когда микробиом кожи является индикатором болезни кожи, а когда – ее здоровья?
В природе именно биоразнообразие является гарантией стабильности среды, и при этом факторы окружающей среды также влияют на микробиом. Ученые проследили, например, что у предков человека кожа сильно отличалась от кожи «современного» человека (которая постоянно обрабатывается и улучшается) и показывала беспрецедентные уровни разнообразия бактерий.

Они заявили, что многие исследования причин возникновения кожных болезней были сосредоточены на поиске связей между конкретными типами микробов, обитающими на коже, и специфическими кожными заболеваниями (Wallen-Russell et al. 2017) .

Однако (sic!) на данный момент недостаточно доказательств того, что здоровая или нездоровая кожа определяется наличием специфических доминирующих типов микробиома (Findley et al. 2014) .

Например, рассмотрим акне.

На протяжении десятилетий изучалась роль Propionibacterium acnes в патогенезе болезни, но роль этой бактерии все еще неясна, но установлено, что этот микроорганизм является главным симбионтом нормальной флоры кожи, P. acnes использует липиды кожи для получения короткоцепочечных жирных кислот, которые могут аналогичным образом предотвратить микробиологические угрозы (Grice et al. 2011; Dessinioti et al. 2010) .

Возникает закономерный вопрос: к какой категории тогда следует относить P. Acnes?

Записывать ли ее во врага и кидать все силы на ее истребление?

Или сделать другом?

Стоит ли стремиться к балансу?

Способность кожи противостоять инфекциям и болезням является очень сложным многофакторным процессом.

Это комбинация большого количества систем, которые должны работать в синергизме (Grice et al. 2008; Cogen et al. 2009) . К ним относятся физический барьер, поверхностный рН хозяина и «активный синтез» генетически кодируемых молекул в его организме.

Неграмотно проводить различия между «полезными» и «вредными» микроорганизмами. Можно только опираться на способность самой кожи противостоять болезням и инфекциям, а не пытаться объяснять это «сложным внутренним миром» самих микробов, навешивая на них субъективные ярлыки «отрицательных» или «положительных» героев.

Кроме того, нельзя забывать о связи кожи с иммунной системой.

Микробы на коже могут влиять на поведение иммунных клеток. Недавние испытания показали, что Staphylococcus epidermidis помогает иммунной системе контролировать инфекции, изменяя функцию Т-клеток (ключевой компонент адаптивного иммунного ответа организма) для повышения иммунитета хозяина.

Исследования обнаружили, что различные микробы сообща влияют на составляющие иммунной системы, и то, как они общаются с иммунной системой, очень специфично для каждого микроба (Wallen-Russell et al. 2017) .

Многие из кожных микроорганизмов являются безвредными и в некоторых случаях обеспечивают жизненно важные функции, которые человеческий геном не развил. Симбиотические микроорганизмы занимают широкий спектр кожных ниш и защищают от вторжения более патогенных или вредных организмов. Эти микроорганизмы могут также влиять на миллиарды Т-клеток, которые с их помощью учатся противостоять патогенам.

И вся эта система должна находиться в тонком балансе не только между собой, но еще и «дружить» с организмом-хозяином.

Американцы показали, что разнообразие микробов – это гарантия стабильности и равновесия в организме (Wallen-Russell et al. 2017) .

Вывод: чем разнообразнее микробиом, тем лучше здоровье.

Главный вопрос: что делать?

Стоит ли однозначно полагаться на популярные мнения о том, что микробиотические продукты различной направленности – это средство Макропулоса?

Могут ли эти препараты нарушить спокойствие в микромире?

На первый взгляд, нет.

Но, вот, казалось бы, популярный и безобидный витамин B12, который многие пациенты принимают в качестве биологически активной добавки.

Недавно канадские врачи (Kang et al. 2015) выяснили, что биосинтез этого витамина в присутствии бактерий Propionibacterium acnes значительно снижался у пациентов с угревой болезнью. Они предположили, что человек, принимающий витамин B12, модулирует деятельность микробиоты кожи и способствует патогенезу акне.

Чтобы проверить эту гипотезу, канадцы проанализировали микробиоту кожи у здоровых людей, и дополнили ее витамином B12.

Они обнаружили, что добавка витамина подавляет экспрессию генов биосинтеза витамина B12 у P. acnes и изменяет транскриптомы микробиоты кожи.

В результате у одного из десяти испытуемых появилось акне через неделю после приема витамина.

Кроме того, проанализировав молекулярный механизм, ученые обнаружили, что добавка витамина B12 в культуры P. acnes способствовала производству порфиринов, которые, как уже известно, провоцируют воспалительный процесс.

Это новое свидетельство о роли внешнего провоцирующего фактора, подрывающего тонкий баланс.

А сколько еще предстоит выяснить?

Схожие вопросы возникают и в теме популярных, особенно в России, добавок с пре- и пробиотиками.

Напомним:

Пробиотики – живые микроорганизмы (или лиофилизированные споры), которые, при использовании в определенном количестве, как считается, положительно влияют на здоровье.

Пребиотики не содержат живых микроорганизмов, но стимулируют размножение «хорошей» микрофлоры за счет создания питательной среды.

Есть еще группа синбиотиков , продуктов, совмещающих пробиотики и пребиотики.

Идея использования пробиотиков для восстановления флоры кишечника постулируется очень давно (см., например, Rowland et al. 2009) , и проблема с внутренней средой организма заключается в том, что она недоступна и изолирована от внешней среды и ее сложно изучать и поэтому контролировать (Grönlund et al. 1999) .

С кожей все должно быть проще – она видна невооруженным глазом, ежедневно подвергается внешнему воздействию и не имеет проблемы доступа к микробиому.

Но опять появляется «но».

Американцы установили, что на кожу влияет окружающая среда, которая провоцирует проблемы, и поэтому бессмысленно использовать «пробиотические» средства, если в окружающей среде присутствует что-то, что сразу же нивелирует эффект (см. Wallen-Russell et al. 2017) .

Как только действие пробиотиков заканчивается, кожа сразу же возвращается в привычное состояние.

Кроме того, есть и сложности при производстве пробиотиков.

Мы обратились к эксперту – косметическому химику – и попросили ее рассказать, какие особенности бывают при использовании пробиотических продуктов и когда их уместно применять.

Для использования пробиотиков в косметике есть определенные сложности – бифидо-, ацидо- и лактобактерии не способны образовывать споры и легко разрушаются.

При выборе пробиотического препарата возникает несколько проблемных вопросов.

Первый – выживаемость, так как пробиотическими свойствами обладают только живые микробы. Более того, целым рядом работ было показано, что минимально достаточной дозой, способной осуществлять значимое действие, может считаться доза не менее 107 КОЕ (Saavedra 2001) .

Выживаемость бактерий зависит от технологии производства и условий хранения препарата. Например, добавление бифидобактерий в кефир не гарантирует их сохранности и способности к размножению; жизнеспособность микрофлоры как в жидких, так и в простых сухих формах препаратов может быть утрачена ранее официального срока. Для большинства пробиотиков, особенно для жидких лекарственных форм, требуются особые условия хранения, например, температура.

Следует учитывать разрушительное действие желудочного сока на незащищенную флору. Доказано, что лишь небольшое число штаммов лактобактерий (L. reuteri, L. plantarum NCIB8826, S. boulardii, L. acidophilus, L. casei Shirota) и бифидобактерий обладает кислотоустойчивостью. Большинство микробов погибает в желудке.

По данным Анатолия Безкоровайны (Bezkorovainy 2001) , лишь 20–40 % селективных штаммов выживает в желудке.

Д. Почарт (Pochart et al. 1992) продемонстрировал, что из 108 микр. тел лактобактерий, принятых в кислотоустойчивой капсуле, в кишечнике обнаруживается 107, после приема такого же количества в йогурте – 104 микр. тел, а после приема той же дозы в открытом виде (порошок) микробы в кишечнике не обнаруживаются вовсе. Поэтому предпочтительны пробиотики, заключенные в кислотоустойчивую капсулу.

Впрочем, после того как микробиологическое равновесие в кишечнике будет восстановлено, прием различных кисломолочных продуктов нужен и важен!

По данным публикаций, внутренний прием различных видов пробиотиков эффективен для решения ряда проблем кожи (табл. 2) .

Таблица 2. Штаммы пробиотиков, которые исследовались относительно положительного влияния при лечении различных видов заболеваний

Виды пробиотиков	штамм	ЖКТ	Экзема	Аллергии	Акне	Иммуномодуляция

Бактерии используют очень широко и в продуктах по уходу за кожей. В средствах для волос они работают как укрепляющие и стимулирующие рост. Также на их основе можно делать инновационные консерванты («мертвые бактерии (лизаты) – убивают живые бактерии»).

Вот примеры:

Выводы

Мы написали эту статью, чтобы показать, что все классификации и споры о полезных и вредных бактериях условны.

Когда в 2008 году Национальные институты здравоохранения США затеяли крупный проект Human Microbiome Project, подобный столь же масштабному проекту по расшифровке генома человека, ученые хотели удовлетворить исследовательский интерес.

Тогда амбициозная задача ученых – понять наконец, как изменения в микробиоме сказываются на здоровье человека, – так и не была решена, равно как и расшифровка генома человека не дала окончательных ответов на то, как функционируют гены.

Ответы еще предстоит получить, и можно предположить, что они не будут однозначными.

Однако академические идеи были выхвачены из контекста и из-под чутких рук ученых, вынесены за пределы лабораторий и стали достоянием широкой публики, породив множество мифов и неверных интерпретаций.

То, что мы наносим на кожу «хорошие» бактерии и надеемся с их помощью победить «вредные» или принимаем внутрь препараты и считаем, что они безобидны, может тем не менее колебать баланс микроорганизмов. Вот почему очень важно прислушиваться к своему врачу и использовать правильные продукты и ингредиенты и только тогда, когда это действительно необходимо.

Нет «плохих» или «хороших» бактерий, важен только баланс между ними. И его поддержание в наших руках.

По сути, сегодня понятие микрофлоры кишечника или желудочно-кишечного тракта устарело, и в результате исследований и работы многочисленных ученых сегодня введено понятие микробиом как современное расширенное понятие микрофлоры и совокупности не только микробов, но и микробных генов!

В последние годы на передовые рубежи биомедицинской науки стремительно вышло изучение микробиома человека. Термин «микробиом» предложил в 2001 г. лауреат Нобелевской премии Джошуа Ледерберг (Joshua Lederberg) для обозначения суммы всех микробных сообществ, обитающих в организме человека.

Интерес мировой науки к изучению микробиома человека неуклонно возрастает. В 2007 г. Национальный институт здоровья США инициировал масштабный фундаментальный научный проект «Микробиом человека» (Human Microbiome Project), который объединяет разработки ученых из различных стран мира, в т. ч. США (NIH), Австралии (CSIRO), Канады (CIHR), Китая (MOST), стран Европейского союза (MetaHIT Consortium), Сингапура и др.
Итоги десятилетней работы привели к серьезным изменениям во взглядах ученых на биологию человека и развитие многих заболеваний. Прогресс в изучении микробиома и в точке зрения на его роль в поддержании здоровья человека рассматривается как одно из наиболее значимых достижений современной биологии и медицины. В частности, редакция журнала Science в 2010 г. назвала изучение микробиома человека одним из десяти наиболее важных научных направлений первого десятилетия XXI в.

Микробиом человека имеет дискретную организацию и распределен по всем органам, сообщающимся с внешней средой. Фактически любая открытая поверхность человеческого тела заселена микроорганизмами, которые играют важную роль в поддержании иммунитета, обмене веществ, пищеварении и реализации других важных функций. Ротовая полость, желудок, кишечник, верхние дыхательные пути, мочеполовая система, кожа, глаза, волосы, нос, уши содержат свой собственный уникальный специфический и очень сложный микробный комплекс, состоящий из отличающихся друг от друга видов с определенным набором функций. Специфические микробиомы недавно обнаружены также в плаценте, легких и крови, то есть в органах и средах, ранее считавшихся стерильными.
Большинство микроорганизмов сконцентрировано в пищеварительном тракте (в ротоглотке, желудке и кишечнике содержится до 75% микробных популяций); мочеполовые пути у мужчин заселяют до 2-3% микроорганизмов, у женщин - до 9-12%; 13-23% микробиоты колонизирует все остальные биотопы. Только в толстой кишке взрослого человека насчитывается 1014-1015 клеток микроорганизмов (не менее 1012 микробных клеток на 1 г содержимого), что превышает число клеток тела человека почти на два порядка.
Каждый локальный микробиом характеризуется индивидуальным составом и функциями, на которые оказывают влияние анатомические и физиологические особенности заселяемого органа. Специфическая для конкретной экосистемы симбиотическая микробиота посредством конкуренции за сайты адгезии и путем стимуляции иммунных ответов защищает свой биотоп от патогенной колонизации посторонними микробами. Вместе с тем все микробные сообщества, обитающие в различных локусах тела человека, находятся в постоянном взаимодействии между собой и макроорганизмом, образуя единую надорганизменную систему.
Достижения современной биологии и медицины позволяют рассматривать микробиом как дополнительный орган человека, который, активно участвуя в пищеварении, многочисленных метаболических процессах, поддержании целостности эпителиального барьера, формировании колонизационной резистентности, обезвреживании эндо- и экзогенных токсинов, развитии и поддержании иммунной системы и ряде других физиологических функций, оптимизирует условия для нормального функцио-нирования организма человека в целом.
Давно признан факт, что традиционные микробиологические методы не в состоянии предоставить объективную информацию относительно видового разнообразия и популяционного уровня различных представителей микробиома человека, поскольку преобладающая часть прокариотических микроорганизмов (бактерий и архей) не культивируется в лабораторных условиях. С помощью классической методологии невозможно также проанализировать механизмы популяционных взаимодействий микробиоты, основанных на специфических сигнальных системах общения как внутри микробного сообщества, так и в ходе его взаимодействия с организмом человека. Поэтому еще недавно наши знания о составе симбиотической микробиоты, населяющей тело человека, были весьма скудными и противоречивыми.
Использование возможностей для изучения микрофлоры, ранее недоступной для исследований, изменило многие устоявшиеся взгляды на состав микробиома человека. Например, по результатам генетического анализа образцов, отобранных из различных биотопов здоровых добровольцев (15 мест на теле 129 мужчин и 18 - на теле 113 женщин), было установлено, что в организме человека обитает >10 тыс. видов различных микробов, включая бактерии, археи, грибы, простейшие и вирусы. При этом большинство видов бактерий и архей оказались некультивируемыми in vitro. Общая масса клеток всех представителей микробиома в среднем составляет 3% от массы тела человека. Таким образом, микробиом является одним из самых крупных органов человека.
Суммарное число генов микробиома (метагеном), по крайней мере, в 100 раз больше человеческого генома. Микробиом добавляет к примерно 30 тыс. генам человека еще около 12 млн дополнительных генов микробной природы. Такой огромный арсенал генных продуктов обеспечивает широкий набор различных биохимических и метаболических активностей, рацио-нально дополняющих физиологию организма человека.
Исходя из результатов исследований микробиома человек представляет собой «суперорганизм», где только 10% клеток принадлежит телу человека, а 90% - микробиому. Обмен веществ этого «суперорганизма» в значительной степени определяется ферментами, гены которых локализованы не в человеческих хромосомах, а в геномах симбиотических микробов.
Микробные симбионты человека обладают колоссальным ферментативным потенциалом. Благодаря удивительному видовому многообразию и огромному количеству клеточных популяций кишечный микробиом функционирует как мощный биореактор, контролирующий многочис-ленные метаболические функции, многие из которых все еще не распознаны. Он продуцирует тысячи важных и уникальных веществ, полезных для организма человека.
Фактически метаболические возможности микробиома сопоставимы с функциями печени. Симбиотические бактерии: осуществляют метаболизм плохо перевариваемых полисахаридов; продуцируют необходимые витамины; регулируют липидный обмен; способствуют развитию и дифференциации эпителия и иммунной системы; обеспечивают защиту от инвазии оппортунистических патогенов; выполняют ключевую роль по поддержанию гомеостаза эпителиальной ткани. Недавние исследования показали также, что микробиом человека влияет на развитие и гомеостаз других тканей организма, в т. ч. костной ткани.
Разработка и внедрение в исследовательскую практику методов молекулярно-генетического анализа существенно расширили представления, касающиеся таксономии симбиотической микрофлоры человека. Применение новейших методов исследований, в частности геномного и метаболомного анализа, позволило достичь значительного прогресса в расшифровке таксономического и генетического разнообразия, понимании структуры и функциональной активности микробио-ма человека, его роли в поддержании или расстройстве здоровья.
Обширный анализ нуклеотидных последовательностей 16S рибосомальной РНК (рРНК), амплифицированных из фекальных образцов, был дополнен данными метагеномного секвенирования, что позволило составить общее представление о микробном разнообразии: у здорового человека доминируют бактерии, принадлежащие к типам Firmicutes (65-80% всех клонов), Bacteroidetes (около 23%) и Actinobacteria (около 3%). В меньших количествах присутствуют бактерии типов Proteobacteria (1%) и Verrucomicrobia (0,1%). Представители Actinobacteria и Firmicutes, к которым принадлежат роды Lactobacillus, Bifidobacterium и Propionibacterium, почти исключительно грамположительные, тогда как представители типов Bacteroi-detes и Proteobacteria в основном являются грамотрицательными.
До настоящего времени при рассмотрении симбиотической микробиоты человека основное внимание уделяется ее бактериальным представителям. Бактериальная флора действительно занимает самый большой сектор любого микробио-ценоза. Однако при этом незаслуженно недооценивается значимость других микроскопических обитателей биотопов, в частности архей, грибов, простейших и вирусов, которые при нормальном состоянии микробно-иммунологической системы вносят определенный вклад в выполнение микробиомом своих физио-логических функций.
Например, во всех биотопах человека в высокой концентрации содержатся вирусы. Расшифровка генома человека выявила в нем огромное количество вирусного генетического материала: не менее 11% генома человека составляют вирусные гены. В 2010 г. группа ученых из США и Австралии установила, что каждый человек обладает уникальным набором вирусов, обитающих в толстом кишечнике. С момента формирования микробио-ма ребенка одновременно с заселением биотопов бактериями происходит контаминация слизистых оболочек вирусами-симбионтами. Предположительно, вирусные представители биоценозов защищают макроорганизм от своих болезнетворных сородичей и повышают общую сопротивляемость ко многим неблагоприятным воздействиям. Вирусы бактерий - бактериофаги - принимают активное участие в контроле над поддержанием нормального бактериального баланса в биоценозе, а также обеспечивают механизмы генетических рекомбинаций посредством транс-дукции. Благодаря недавним исследованиям американских ученых была вы-двинута гипотеза о том, что бактериофаги, содержащиеся в огромных количествах в приэпителиальных биопленках, могут играть роль весьма важного компонента ответа на инфекции. Выяснилось, что отдельные поверхностные белки фаговых капсидов, своей структурой напоминающие иммуноглобулины, способны присоединяться к гликанам муциновых комплексов и формировать «бактериофаговый» защитный слой, предупреждающий транслокацию бактерий во внутреннюю среду организма («фаговый иммунитет»).
Для детального и объективного изучения взаимоотношений человеческого организма с его микросимбионтами в био-медицинскую науку внедрены новые молекулярные, генетические и биохимические методы (т. н. «ОМИК»-технологии): геномика и метагеномика, эпигеномика и метаэпигеномика, транскриптомика, протеомика, метаболомика, феномика.
Сегодня уже известно, что процесс формирования микробиома начинается задолго до рождения ребенка и в этом процессе задействованы многочисленные механизмы, связанные со здоровьем матери (особенно с состоянием ее микро-био-ма, условиями протекания родов, формой вскармливания ребенка), а также факторы окружающей среды. По мере взросления и старения организма в составе микробиома наблюдаются замет-ные изменения, которые наиболее отчетливо проявляются в пожилом и старческом возрасте. Физиологические изменения, происходящие в теле человека с возрастом, в первую очередь выражаются в снижении биологических функций и способности приспосабливаться к стрессовым воздействиям. Все эти возрастные процессы протекают на фоне серьезных изменений в составе и функциональной активности микробиома. Человек преклонного возраста особенно уязвим к болезням, и в первую очередь связаннным со снижением функциональной активности микробиома.
Микробиом каждого человека индивидуален и уникален по составу. Ученые обнаружили, что не существует какого-то основного состава микроорганизмов, выполняющих определенные функции. Их могут осуществлять разные по составу микробные сообщества, обладающие подобными активностями. Индивидуальные таксономические характеристики микробиома формируются под воздействием многих факторов: местности, где проживает человек, его пищевых привычек, рода занятий, приема лекарственных средств и др. Микроорганизмы одного вида могут заменяться другими, используя при этом идентичную метаболическую стратегию.
Механизмы взаимосвязей между микробиомом и организмом человека исследованы пока недостаточно. Связи эти, без сомнения, очень сложны и включают взаимодействия между отдельными представителями самого микробиома, слизис-тым слоем желудочно-кишечного тракта и других биотопов, иммунной системой и эпителиоцитами.
Полноценный микробиом человека обладает огромным биологическим потенциалом для защиты макроорганизма и его метаболической поддержки. Здоровый микробный орган способен компенсировать достаточно высокий потенциал негативных факторов. И только в случае серьезного повреждения микробиома нагрузка переходит на иммунную систему и другие защитные органы, в которых при потере содействия со стороны физиологической микробиоты происходят патологические изменения, что и приводит к возникновению различных заболеваний и их серьезным осложнениям.
Установлено, что поврежденный микробиом становится фактором развития ожирения, жировой дистрофии печени, инсулинорезистентности, гиперхолестеринемии, аутоиммунных болезней (ревматоидного артрита, рассеянного склероза, псориаза и др.), воспалений в кишечнике, аллергии, отдельных видов рака и многих других острых и хронических патологий. Все больше появляется доказательств, которые дают основание признать связь между расстройствами психического здоровья и нарушениями микробиома. Этот вопрос был поставлен еще работами И. И. Мечникова, а в последние годы функциональный комплекс кишечник-мозг-микробиом интенсивно изучается.
Установлено, что ряд психиатрических заболеваний сопровождается микробиом-ными расстройствами, окислительным стрессом и увеличением уровня воспалительных цитокинов, в частности фактора некроза опухоли, интерлейкина-1 и -6. Предполагают, что на когнитивные способности и поведение благоприятное воздействие могут оказывать методы лечения, предусматривающие восстановление микробиома.
Патологически измененный микробиом зачастую служит пусковым механизмом в развитии болезни, способствует затяжному, хроническому ее течению с развитием метаболических и иммунных расстройств, формированием в организме резервуаров эндогенной инфекции различной этиологии и локализации, к которой легко могут присоединяться экзогенные возбудители, особенно вирусно-бактериальных или бактериально-грибковых микст-инфекций.
В терапии пациентов с такими расстройствами здоровья необходимо применение комплексных схем, в т. ч. направленных на восстановление физиологических функций микробиома и повышение иммунобиологической активности организма.
Особую тревогу вызывает рост числа детей, страдающих тяжелыми микробиомными расстройствами с раннего возраста. Как известно, становление микрофлоры, происходящее на первом году жизни, закладывает фундамент для поддержания здоровья ребенка, его нормального роста и развития. К сожалению, в современных условиях характер первичной микробной колонизации претерпел критические изменения, что связано прежде всего с ухудшением репродуктивного здоровья молодого поколения, увеличением контингента женщин с перинатальными факторами риска, нерациональным медикаментозным лечением. Это приводит к неуклонному увеличению детей с первичными нарушениями в микробной экологической системе.
Именно с нарушениями становления микробиома связаны многие проблемы со здоровьем ребенка, возникающие на первом году его жизни и осложняющиеся в последующем. Дальнейшему углублению микробиомных расстройств, развитию и хронизации инфекционных и соматических заболеваний способствуют многочисленные факторы экологического, трофического, нервно-эмоционального, медикаментозного и другого характера - они оказывают существенное влияние на состояние микробиома человека любого возраста.
Эффективность терапии снижает и применение в лечении больных устаревших подходов, не учитывающих значительный вклад в развитие патологии нарушений в системе микробов-симбионтов. Накап-ливается все больше фактов, свидетельствующих, что ряд широко используемых фармацевтических препаратов губительно влияют на микробиом и иммунитет пациентов.
Вот почему лечение любого заболевания должно быть комплексным и обязательно предусматривать восстановление естественной защитной системы организма, основными составляющими которой являются микробная система, неразрывно с ней связанная иммунорезистентность и антитоксическая защита.
Поддержание физиологического состояния микробиома на всех этапах жизни человека - начиная с внутриутробного развития плода и до глубокой старости - играет значимую роль в улучшении здоровья популяции всех возрастных категорий. Современная наука вполне способна решить эту задачу.
Сегодня наиболее признанными средствами оздоровления микробиома, безусловно, остаются пробиотики, которые уже нашли широкое применение в составе многих лечебных и профилактических схем. При этом продолжают совершенствоваться технологии производства пробиотиков в направлении создания инновационных средств, обладающих направленными механизмами действия, что в перспективе позволит повысить эффективность методов лечения больных и поддержания здоровья в нормальном состоянии.
Благодаря многочисленным исследованиям, проведенным ведущими специалистами в различных областях микробиологии и медицины, удалось достичь значительного прогресса в изучении микробиома и достаточно успешно использовать научные достижения при разработке принципиально новых оздоровительных средств, эффективность которых убедительно доказана клинической практикой. Разработанная серия мультипробиотиков серии Симбитер® и энтеросорбентов серии Смектовит® в настоящее время широко используется в различных областях медицины.

Микробиота или микробиом — это понятие сегодня все больше входит в наш обиход. Еще недавно врачи использовали такое понятие как микрофлора кишечника , а сегодня, по мнению авторитетных ученых, оно устарело. Мы живем в уникальное время, когда крупные научные открытия совершаются регулярно. Благодаря этому мы можем лучше понять процессы, которые происходят в нашем организме. Пора поговорить о важности бактерий для здоровья человека. Многие будут удивлены, узнав, что микробы способны влиять на наше настроение и привычки.

Революция во взглядах на микроорганизмы. Неужели Роберт Кох ошибался?

Хотя идеи некоторых ученых напоминают сюжет фантастического романа, нужно признать, что микробиология сегодня переживает настоящий расцвет. Ее открытия, по всей видимости, сильно повлияют на будущее медицины и фармацевтики . В последние годы произошла революция во взглядах на роль микробов, которая осталась незамеченной широким кругом общественности. Скажем пару слов о той концепции, которую создали отцы-основатели микробиологии Луи Пастер и Роберт Кох . Они предположили, что в основе ряда болезней лежит инфекция, а поэтому микробы - это то, с чем нужно бороться.

Благодаря этим идеям удалось победить многие эпидемии. К примеру, Роберт Кох открыл бациллу сибирской язвы, туберкулезную палочку, холерный вибрион, за что был награжден Нобелевской премией в 1905 году. Также он вместе со своим ассистентом Юлиусом Петри изобрел способ культивирования микробов в специальной лабораторной посуде (чашка Петри).

За последние 30 лет ученые пришли к двум очень важным выводам . Во-первых, количество микробов, которые можно вырастить в чашке Петри, составляет малую часть от общего числа микроорганизмов, заселяющих тело человека. А во-вторых, пошатнулся тезис о тотальной вредоносности микробов для человека. Кроме действительно опасных микроорганизмов нас постоянно сопровождают те, которые помогают нам жить, быть сильными и здоровыми. Это и есть человека.

Как генетики помогли микробиологам. Микробиота играет роль эндокринного органа

Взглянуть иначе на бактерии позволило бурное развитие молекулярной генетики и информатики. На их стыке появилась геномика - наука, занимающаяся изучением генов и геномов. Итак, каким образом генетики помогли микробиологам? Здесь нужно упомянуть международный исследовательский проект «Геном человека» (The Human Genome Project, HGP), который стартовал в 1986 году. В то время группа ученых из США решила установить полную последовательность ДНК человека. Если кто не знает, геномом называют совокупность генов конкретного организма.

Создатели проекта решили опробовать свои методы на чем-то простом, например, на бактериях, населяющих наше тело. Тогда стало понятно, что их количество просто огромно, а большая часть находится в кишечнике. В теле человека массой 90 кг содержится 3 кг бактерий. Уже раздаются голоса ученых, которые называют это скопление бактерий частью нашего организма. Если эта концепция верна, то именно микробы - самый большой орган человека , а вовсе не мозг или сердце, как принято думать. Почему микробиоту можно считать органом, мы подробно расскажем ниже.

Кроме того, выяснилось, что микробы вступают с нашим телом в различные взаимодействия, часто позитивные. Оказывается, обмен веществ обеспечивается во многом ферментами, которые вырабатываются микробами. Более того, от них зависят наши привычки, вкусовые пристрастия, поведение и даже настроение .

С точки зрения микробиологии сейчас уже можно объяснить, почему пища, приготовленная дома, многим кажется вкуснее, чем где-либо ещё. Дело в том, что у членов одной семьи живут похожие бактерии. Ребенок с молоком матери впитывает и «семейные» микроорганизмы. Грубо говоря, это не у каждой конкретной семьи имеются определенные вкусовые пристрастия, а у микробов, которые населяют это семейство внутри.

Другой важный аспект в сотрудничестве микробиологии и геномики - выявление микробов, отвечающих за здоровье кишечника. Ученые и врачи стараются сделать так, чтобы микробиота была в активном состоянии. Сейчас в этом направлении удалось многого добиться. Не случайно в США уже 30 лет развиваются удивительные технологии- передача бактерий от здорового человека больному. Сюда нужно отнести такой, мягко говоря, экзотический вид терапии как пересадка кала (фекальная трансплантация).

Развитие информатики и генетики позволило изучать генетическое строение микроорганизмов. Благодаря этому ученые могут сравнить последовательность ДНК микробов больного и здорового человека. Еще геномика установила, что можно брать мазки для исследования бактерий с любой части тела.

Для чего нужно понятие микробиота человека?

Когда взгляды на влияние бактерий изменились, возникла потребность в новой терминологии. Поэтому современная наука сформулировала понятие микробиом или микробиота . Итак, микробиом человека - это сообщество микроорганизмов, своеобразная внутренняя экосистема. Она подвержена влиянию многих факторов, таких как режим питания, заболевания кишечника, прием лекарственных средств.

Микробиота — это совокупность всех бактерий человека, а они есть почти во всем организме. Но установлено всего пять мест в нашем теле, которые особенно полюбились бактериям: кишечник, кожа, дыхательные пути, полость рта, мочеполовая система. При этом большая часть микробиома у человека сосредоточена в кишечнике.

В среднем в теле каждого взрослого содержится 2 - 3 кг бактерий, а их число поистине огромно - оно в десять раз превышает число наших собственных клеток. С учетом последних открытий в микробиологии выражение «богатый внутренний мир» можно понимать буквально.

Микробы и люди: древний союз ради выживания

Ученые считают, что микробы и люди прошли вместе значительный путь. Вероятно, это очень древний союз . Речь идет о совместной эволюции. Изучив некоторые виды обезьян, а точнее их бактерии, микробиологи выявили ген, который встречается в ДНК кишечных бактерий всех приматов, в том числе и человека. Биологи предполагают, что у нашего общего предка был небольшой набор бактерий, в том числе имелась та, которая включает обнаруженный ген. Около 15 миллионов лет понадобилось, чтобы у приматов появилось современное разнообразие микробов. Установлено, что разным видам обезьян присущи свои бактерии.

По сути, люди и микробиота - это симбиоз двух форм жизни. У этого древнего союза вполне понятное объяснение: микробам нужна среда обитания и еда , а человеческий организм идеально подходит для этого. Кроме того, в ходе эволюции два этих мира научились «договариваться» между собой. К примеру, бактерии воздействуют на иммунные клетки стенок кишечника таким образом, что немного снижают их . Вероятно, поэтому у детей, которые росли без матери и ее бактерий, чаще развиваются различные виды аллергии и аутоиммунных заболеваний.

Теперь ученым ясно, что микробы действуют на людей двояко: одни из них помогают организму функционировать, а другие - разрушают его.

Кишечник как эндокринный орган. Настроение зависит от бактерий?

Особое значение для здоровья имеют микробы, населяющие пищеварительную систему. Они воздействуют на стенку кишечника с помощью особых веществ, при этом влияют на наш мозг. Когда ученые исследовали химический состав этих соединений, то были поражены. Оказалось, что бактерии продуцируют аналоги наших собственных гормонов: серотонина, тестостерона, норадреналина, дофамина, гистамина. Также ими выделяются различные ферменты и белки.

Удивительный факт - наше настроение может зависеть от того, как работает микробиота кишечника. Оказалось, что микробы способны синтезировать бензодиазепины, которые обладают успокоительным эффектом и по формуле близки к феназепаму. И это далеко не весь список веществ, изучение микробиома человека продолжается. Таким образом, можно сказать, что кишечник - это дополнительный эндокринный орган . Эта функция кишечника формируется с самого рождения, когда ребенок получает с материнским молоком все необходимые ему полезные бактерии. А поэтому бездумное применение лекарств недопустимо, особенно это касается детей.

Спортивные бактерии - миф или реальность?

Ученые Гарвардского университета изучают влияние микробов на спортивные достижения. Звучит невероятно, не так ли? Исследовав микробиом гребцов и бегунов, они пришли к выводу, что существуют бактерии, ответственные за выносливость, быстрое восстановление и психологическую устойчивость . Также специалисты установили, что определенный вид активности формирует конкретную микробиоту. Они уверены, что существуют так называемые спортивные бактерии .

Сотрудник Медицинской школы этого университета Джонатан Шейман вместе с помощниками изучил образцы кала, взятые у 20 бегунов, которые участвовали в Бостонском марафоне. При этом забор анализов делался до забега и после него. В итоге выяснилось, что после соревнования у атлетов стало больше микроорганизмов определенного типа . Уже давно известно, что есть бактерии, умеющие перерабатывать молочную кислоту. А как мы знаем, данная кислота является непременным спутником катаболических процессов и вырабатывается при активной физической нагрузке. «Спортивные бактерии» как раз и помогают организму справляться с крепатурой, снимая мышечную боль.

Также ученых интересовало, насколько отличается микробиота у представителей разных видов спорта. Они сравнили микробы, живущие в теле бегунов-ультрамарофонцев и гребцов. В организме первых было обнаружено много бактерий, которые отвечают за переработку углеводов и клетчатки, что помогает преодолевать длинные дистанции.

Ученые предполагают, что на основе обнаруженных микроорганизмов удастся создать биологически активные добавки, чтобы атлеты могли добиваться более высоких результатов.

Активность в пожилом возрасте - дело бактерий

Еще одно интересное исследование провели сотрудники Школы медицины Университета Эмори в США. Они считают, что удалось найти способ, который поможет людям сохранять . Большую часть работы проделал профессор патологии и лабораторной медицины Дэниэл Калман.

Ученый с помощниками уделил особое внимание бактериям желудочно-кишечного тракта, производящим индолы. Эти ароматические вещества получаются в ходе распада аминокислоты триптофан , имеют запах капусты. Данные соединения широко применяется в парфюмерии и фармацевтике. Кстати, ближайший родственник индолов - гормон ауксин, который помогает растениям лучше развиваться.

Проводя опыты над круглыми червями (нематодами), профессор обнаружил, что индолы помогают им реже болеть. В ходе эксперимента одних червей кормили бактериями, способными производить индолы , а других - обычными. Особого эффекта Калману удалось добиться в опыте с пожилыми червями . Обычно те мало двигаются, плохо едят, болеют, а при повышенной температуре в комнате сразу погибают.

После того, как они получили полезные бактерии, их активность намного повысилась. Также эти черви старели медленнее своих собратьев и охотно употребляли пищу, хорошо переносили жару. При этом нематоды сохраняли способность к воспроизведению в 2,4 раза дольше по сравнению с контрольной группой. Похожим образом реагировали на данные бактерии мыши и мухи-дрозофилы. Получается, что активность в пожилом возрасте во многом зависит от того, насколько здорова микробиота.

Фитотерапия - перспективное направление медицины. Чем опасны метронидазол и ванкомицин?

Если учесть новые факты о пользе бактерий для здоровья человека , то становится ясно, что медикаментозное лечение не всегда является оптимальным . Без сомнения, в будущем профилактика станет мощным орудием людей в белых халатах. Поэтому современная фитотерапия - перспективное направление медицины .

Нужно понимать, что любое сильнодействующее лекарство обладает побочным действием. Как правило, страдают такие органы: печень, почки, сердце. Не случайно, Всемирная организация здравоохранения призвала использовать антибиотики лишь в самых крайних случаях. Конечно, в первую очередь, это вызвано невосприимчивостью вируса гриппа к ряду лекарств. Но есть и другая причина этого обращения ВОЗ к населению.

Дело в том, что нарушение микробиоты кишечника - это серьезная угроза для здоровья и жизни. В ряде стран, где часто применяются антибиотики метронидазол и ванкомицин , выросла заболеваемость диареей, вызванной кишечной бактерией Clostridium difficile. Научное название этого расстройства пищеварительной системы - псевдомембранозный энтероколит . Ежегодно в США 250 тысяч человек попадают в больницу из-за этого недуга, а 14 тысяч - погибают. Причина в том, что достаточно трудно восстановить нарушенный баланс бактерий в кишечнике.

В свете современных научных данных, мы можем по-новому взглянуть на то, что представляет собой фитотерапия . Как было сказано выше, антибиотики убивают микробиоту кишечника, а это снижает выработку бактериями гормонов. Таким образом, мы сами лишаем себя дополнительного эндокринного органа , что особенно опасно в пожилом возрасте. Применение растений в качестве лекарственного средства помогает этого избежать. Травы бережно воздействуют на стенки кишечника, сохраняют наш микробиом, устраняют причину заболевания.

Вполне возможно, что ценное действие многих трав происходит именно благодаря работе бактерий кишечника. Поэтому значение фитотерапии в ближайшие годы будет только расти. Врачи-фитотерапевты уверены, что кишечник умеет сам брать из растения все, что нужно организму, а затем направлять полученные вещества в больной орган. Именно поэтому компания «Парафарм» пошла по пути использования такой технологии как криообработка . Отметим, что производство биодобавок из лекарственных растений по технологии криообработки позволяет использовать клетчатку растений, которая выступает естественным пребиотиком для микрофлоры кишечника. Таким образом, целебные травы несут пользу всему организму. Благодаря ей наши сохраняют максимальное количество биологически активных веществ. Выбирая продукцию нашей компании, вы делаете шаг к здоровому долголетию!

Экология познания. Познавательно: Ученые только сейчас начинают понимать, насколько велика роль микроорганизмов, живущих внутри человека (Ричард Коннифф (Conniff))

Ученые только сейчас начинают понимать, насколько велика роль микроорганизмов, живущих внутри человека

Ричард Коннифф (Conniff)

Педиатр Барбара Уорнер никогда не забудет эту супружескую пару. До поступления в клинику, на протяжении многих лет супруги тщетно пытались завести детей, и вот, в 1997 году пациентка доктора Уорнер, наконец, забеременела. Ей было тогда около сорока пяти лет. «Для нее это был последний шанс», - поясняет Уорнер. И вот, в скором времени на свет появились двое близнецов. К сожалению, первый умер в результате тяжелой формы асфиксии, в те времена наиболее распространенного убийцы недоношенных детей.

Через неделю, прямо в День Благодарения, Уорнер пеленала второго, выжившего близнеца и... даже сейчас доктор с ужасом вспоминает о том, что она увидела: сильное покраснение (эритема) и вздутие живота.

Диагноз: некротический энтероколит (сокращенно НЭК). Об этом заболевании за пределами отделений интенсивной терапии новорожденных детей вообще мало кто слышал; некротический энтероколит имеет бактериальную природу и характеризуется внезапным и стремительно развивающимся воспалением кишечника.

Во время операции на животе малыша хирург увидел следующую картину: весь кишечный тракт - от самого желудка до прямой кишки - вообще не функционировал. Малыш был обречен. После операции доктор Уорнер, обливаясь слезами, вернула новорожденного убитым горем родителям, будучи не в силах им помочь.

«С тех пор прошло 15 лет - и ничего не изменилось», - мрачно заключает Уорнер, проходя мимо пластиковых инкубаторов, в которых лежат ее крошечные пациенты, обмотанные трубками и принимающие ванны мягкого ультрафиолета. Некротический энтероколит по-прежнему является одним из главных убийц недоношенных детей. Однако, вскоре положение может измениться, благодаря новым знаниям о природе и жизнедеятельности человека.

За последние несколько лет, достижения в области генной инженерии приоткрыли окно в удивительный, густонаселенный, не видимый нашему глазу, но имеющей огромное значение для человека мир микроорганизмов, обитающих внутри и вокруг нас, - мир бактерий, грибков и вирусов.

Ученые называют его «микробиом» . Исследованием микробиома занялась «большая наука», подключив к исследованиям международное сообщество ученых, задействовавших передовую технологию секвенирования ДНК и огромные базы данных, обработка которых по плечу лишь суперкомпьютерам. Исследования микробиома знаменуют собой мощный рывок, который медицина не делала на протяжении вот уже ста пятидесяти лет; теперь ученые понимают, что микробы могут быть не только врагами человека, но и его союзниками.

Вопрос, поднятый в статье, довольно деликатен. В отделении интенсивной терапии больницы Сент-Луиса, где работает доктор Уорнер, ученые, изучающие некротический энтероколит (НЭК), проанализировали буквально каждый подгузник и каждую пеленку, в которую заворачивали недоношенных новорожденных, попадавших в это медицинское учреждение на протяжении последних трех лет.

Ученые не ставят себе задачу, как это было раньше в истории медицины, непременно выявить какой-то отдельный возбудитель, какого-нибудь «убийцу вирусов» или бактерию. Вместо этого, говорит Филипп Тарр, детский гастроэнтеролог из Вашингтонского университета и коллега доктора Уорнер, ученые хотят научиться контролировать баланс микрофлоры, а для этого изучить особенности жизнедеятельности сотен типов микроорганизмов, населяющих кишечник новорожденных.

Ученые хотят выяснить, при каких условиях развивается некротический энтероколит , и быть может им удастся впервые в истории медицины предложить врачам, работающим в отделениях интенсивной терапии новорожденных, рекомендации по профилактике этого смертельного заболевания.

В начале нынешнего года одна из групп исследователей выяснила, что выделения, продуцируемые некоторыми полезными микробами, по всей видимости, способны предотвратить переход некротического энтероколита в ту стадию, которая ведет к летальному исходу. Таким образом, вполне вероятно, что медики вскоре смогут разобраться в причинах НЭК, о которых сегодня мало что известно, и принять, наконец, превентивные меры.

Сегодня медики и биологи стали уделять повышенное внимание исследованию микробиома, поскольку он заставляет по-новому взглянуть на проблему НЭК и лучше понять сущность человеческой природы. К примеру, мы склонны думать, что человек - это лишь та совокупность клеток, из которых выстроено человеческое тело; число этих клеток превышает десять триллионов. Но к этой цифре надо прибавить еще 100 триллионов клеток, из которых состоят микроорганизмы, которых человек приютил в своем теле. Выходит, что живое существо, которое каждый из нас видит по утрам в зеркале, лишь на 10 процентов состоит из клеток, принадлежащих собственно человеку.

Еще больше впечатляют данные о весе живущих в человеке микроорганизмов: в общей сложности у взрослого человека он составляет около трех фунтов (почти столько же весит человеческий мозг). Теперь перейдем к генам: в организме человека их насчитывается приблизительно 21 тысяча. К этой цифре надо прибавить еще почти восемь миллионов генов, из которых состоят населяющие человеческое тело микроорганизмы, многие из которых помогают нам усваивать пищу, укрепляют иммунную систему, «включают» и «выключают» наши гены - словом, помогают нам жить.

Как тут ни вспомнить знаменитое высказывание английского поэта Джона Донна: «Ни один человек - не остров, замкнутый в себе, каждый человек - это кусок континента, частица единого целого». И еще вспоминается строчка в одной из песен старой американской рок-группы «Jefferson Airplane»: «Он - полуостров». На самом деле, в нашем случае речь должна идти о здоровенном мегаполисе.

Начало эры микробиома можно отсчитывать с конца 1990-х годов , когда Дэвид Рилман (Relman), специалист по инфекционным заболеваниям, работающий в Стэнфордском университете, решил получить образец микрофлоры, населявшей его ротовую полость. Процедура проста: стоматолог проводит ватной палочкой за щекой, берет мазок с поверхности зубов или десен. На ватном тампоне вроде бы ничего нет (но, по словам одного стоматолога, «вера в невидимое должна быть крепка необычайно»).

После этого, взятые образцы направляют в лабораторию для культивирования в чашке Петри и выявляют те микроорганизмы, которые там неплохо себя чувствуют. Рилман предложил смелую идею - провести анализ ДНК с помощью метода секвенирования. С тех времен стоимость процедуры секвенирования снизилась, а исследование образцов мазков, взятых с различных участков человеческого тела для анализа ДНК, стало обычным делом при изучении микробиома.

В лабораторных условиях каждый из образцов мазка помещают в одну из 96 ячеек, расположенных на маленькой пластиковой пластинке. После проведения ряда манипуляций, образцы поступают в устройство под названием секвенатор, который внешне чем-то напоминает банкомат и минибар одновременно.

Информация, которую выдает нам секвенатор, впечатляет: выяснилось, что микрофлора ротовой полости человека насчитывает более 1000 видов микроорганизмов; при этом, в области, расположенной за ушной раковиной, живут 150 видов; на внутренней стороне предплечья - 440 видов, а в кишечнике их несколько тысяч.

Фактически, микрофлора присутствует почти во всех областях человеческого организма. Всего же в теле человека их насчитывается более 10 тысяч видов. Их число изменяется в зависимости от того, какую часть тела мы рассматриваем; в этом смысле, по мнению специалиста по изучению микрофлоры Роба Найта из Университета Колорадо, различия в количестве микроорганизмов, населяющих ротовую полость и кишечник, даже более велики, чем различия между температурой горячей воды и полярного льда.

Скажем, согласно исследованию 2010 года, число микроорганизмов, обитающих на правой и левой руке, составляет лишь 17 процентов от общего числа всех микроорганизмов, населяющих человеческое тело.

Но самое интересное заключается в том, что сообщество микроорганизмов, проживающее в человеческом теле, очень сильно влияет на образ жизни человека и даже на образ его мысли и восприятие. Недавно проведенные исследования установили связь между изменениями микробиома и некоторыми из наиболее распространенных заболеваний, включая ожирение, аллергию, диабет, дисфункцию кишечника и даже такие психические заболевания, как аутизм, шизофрения и депрессия.

В прошлом году, например, ученым удалось установить следующие факты:

склонность к полноте у тех младенцев, которые подвергались воздействию антибиотиков в первые шесть месяцев жизни, на 22 процента выше, чем у тех малышей, которые такое воздействие на себе не испытывали; возможно, что причина здесь состоит в том, что антибиотики губительны для микроорганизмов, необходимых для жизнедеятельности человека.
отсутствие полезной микрофлоры в кишечнике грызунов в раннем возрасте ведет к расстройству центральной нервной системы и способно непрерывно изменять уровень серотонина в головном мозге взрослой особи. Ученые предполагают, что в организме человека происходит то же самое.
по данным исследования, проведенного в Малави, для решения проблемы голода среди детей необходимо не только наличие пищи, но и присутствие в кишечнике ребенка «правильных» микроорганизмов.

Исследователи пока что не могут с уверенностью определить, влияют ли изменения микробиома на среду или же наоборот, среда ведет к изменениям микробиома. И все же, научное сообщество стало уделять повышенное внимание изучению взаимосвязей между микробиомом и средой, в которой он существует.

В частности, большой интерес вызвали опубликованные в июне прошлого года первые результаты проекта «Human Microbiome Project» стоимостью 173 миллиона долларов, осуществленного под эгидой Национального института здоровья. Цель данного проекта заключается в создании подробной карты микрофлоры, населяющей организм трехсот здоровых добровольцев.

Медики приравнивают данный проект к обнаружению в организме человека еще одного, доселе неизвестного, органа или еще одной, не известной ранее, системы жизнедеятельности. Как говорится в одной из статей, опубликованной в январском номере Американского эпидемиологического журнала за этот год, ученые обнаружили «еще один ключ», который поможет «вскрыть тот пресловутый черный ящик», который обуславливает здоровье и заболевания людей.

О микробиоме теперь знают даже неспециалисты, особенно после того, как несколько лет назад исследователи из Университета Вашингтона установили связь между ожирением и качеством микрофлоры кишечника. Выяснилось, что в кишечнике у мышей, страдавших от избыточного веса, преобладали бактерии Firmicutes, а у худых - Bacteroidetes.

В ходе эксперимента обе группы мышей содержались на одинаковой диете, однако оказалось, что мыши, у которых в кишечнике преобладали бактерии типа Firmicutes, извлекали большее количество калорий и накапливали при этом больше жира. То же самое происходило и в человеческом организме. Теперь понятно, почему многие люди с избыточным весом подчас жалуются, что они толстеют даже, так сказать, от одного лишь запаха еды, которую без проблем поглощают их худые друзья.

Подобные эксперименты породили большой энтузиазм в отношении человеческого микробиома, на который раньше большинство ученых смотрело с некой долей брезгливости. Это все равно, как если бы читатели полюбили бы вдруг «Путешествия Гулливера» всего лишь из-за одного отрывка, в котором Джонатан Свифт изображает студента, который занимался превращением человеческих экскрементов обратно в те питательные вещества, из которых они образовались.

Нынешней зимой два конкурирующих проекта пригласили энтузиастов для того, чтобы взять у них на анализ фекалии, а также мазки из ротовой полости и с поверхности кожи. На банковский счет каждого из проектов поступило более 300 тысяч долларов в виде добровольных пожертвований (средняя величина пожертвования - 100 долларов) В первом из проектов, который осуществляется Лабораторией Найта при Колорадском университете и называется «American Gut», участвуют ведущие американские ученые.

В рамках данного проекта покупателям была предложена услуга по составлению «карты экосистемы кишечных бактерий человека» стоимостью 99 долларов, которую журнал «Prevention» назвал одним из десяти лучших праздничных подарков. (А романтикам для отдельных пар предлагался пакет под названием «Микробы для двоих» за 189 долларов, который в том числе давал право провести анализ образцов кала обоих партнеров. Или их собаки.)

Во втором проекте под названием uBiome развивалась идея так сказать «народной науки». Участникам предлагалось сформулировать гипотезы для экспериментальной проверки, например: «Как потребление алкоголя влияет на микробиом человека?» «Какое влияние на микробиом оказывает вегетарианская диета?»

После того, как в декабре у одного из организаторов проекта Вилла Лудингтона родился ребенок, отец стал ежедневно проводить анализ кала своего новорожденного сына Дилана, чтобы ответить на вопрос: «Каким образом наследуется микрофлора, колонизирующая кишечник младенца в течение первого года жизни?»

К проблеме микробиома с энтузиазмом обратились и венчурные капиталисты. К настоящему времени они уже инвестировали средства в как минимум четыре новых проекта с целью разработки перспективных препаратов и диагностических средств, ориентированных на микробиом.

Исполнительный директор компании «Second Genome», расположенной в окрестностях Сан-Франциско, Питер Дилаура (DiLaura) уже инвестировал около 10 миллионов долларов в проект, с помощью которого уже через три года можно было бы начать клинические испытания лекарственных средств, предназначенных для лечения таких распространенных заболеваний, как язвенный колит, причиной которого, скорее всего, является изменение микробиома. (Кстати, лозунг компании «Second Genome» такой: «Наиболее важный для человеческого организма геном может быть и не человеческого происхождения»).

Как видим, планы выглядят оптимистично, особенно если вспомнить, что начатые в свое время исследования генома человека, вопреки ожиданиям практически не привели к появлению каких-то новых методов лечения. Но, по крайней мере, они теоретически должны помочь найти способы манипулирования отдельными группами микроорганизмов.

В некоторых крупных фармацевтических компаниях, которые работают над решением проблемы диабета и ожирения, были созданы научно-исследовательские подразделения, занятые исследованием микробиома. Кроме того, крупные производители зубной пасты и жидкости для полоскания рта, уже инвестируют в разработку микробиологических методов по борьбе с кариесом.

Но и помимо создания коммерческих продуктов, сама по себе возможность картирования микробиома человека уже способна принести огромную пользу для медицины. Исследования показывают, что каждый человек обладает уникальной микрофлорой, присущей только ему. Различия между характеристиками микрофлоры отдельного человека зависят от особенностей его индивидуального режима питания, состава семьи, истории болезни, национальных и региональных различий, а также от множества других факторов - все они в той или иной степени играют свою роль.

Например, кишечник человека могут населять некоторые бактерии, которые вообще способны изменить характер терапевтического воздействия некоторых лекарственных препаратов, вплоть до того, что микроорганизмы могут нейтрализовать такие лекарственные средства, как ацетаминофен (компонент, входящий в состав обезболивающего препарата Tylenol).

В настоящее время врачам иногда приходится долго подбирать лекарство, которое бы смогло реально помочь пациенту. Однако, если изучить индивидуальный микробим пациента, то в этом случае подбор препарата несомненно ускорится. Однако, некоторые специалисты, считают, что энтузиазм в отношении микробиома - это очередное поветрие, которое лишь обещает золотые горы. опубликовано