Язык бактерий
Как ваш рот управляет вашим желудком
Когда я задаю своим пациентам вопрос о сладостях, ответ всегда один и тот же. Они застенчиво признают себя сладкоежками, и да, они знают, что употребление большого количества сахара увеличивает риск появления кариеса. Даже маленькие дети понимают, как связаны сахар и кариес, – это сделка, на которую они обычно с радостью идут. Я думаю, что главная причина такого беспечного отношения к сахару и кариесу – мнение, будто самое худшее, что может произойти, – это появление дупла в зубе. Стоматолог его заделает, и они снова быстро вернутся к обычной жизни.
Но большинство людей не понимают, что дупло в зубе – это нечто большее, нежели признак неумеренного потребления сладостей и сладких напитков. Это знак, что какие-то важные процессы в организме идут не так, как должны, – процессы, о существовании которых мы можем даже не знать. В этой главе мы рассмотрим их подробнее и узнаем, что нужно сделать, чтобы вернуть их в нормальное русло.
Для начала давайте проведем мысленный эксперимент. Я собираюсь назвать слово и хочу, чтобы вы задумались, какие чувства оно у вас вызывает и с чем вы его ассоциируете.
Это слово «бактерия».
О чем вы подумали? Я догадываюсь, что о болезнях, о заразных микробах, о грязи. Возможно, вы потянулись за антисептиком для рук. Все верно. Бактерии – это ключевой момент во всех этих плохих вещах. На самом деле, они и в развитии кариеса играют большую роль.
Долгое время мы были уверены, что кариес вызывают плохая гигиена полости рта (из-за которой во рту размножаются бактерии) и употребление большого количества сахара (при поедании которого бактериями образуется кислота, разрушающая зубы). Эти отношения можно описать просто:
Сахар + бактерии = кислота
Кислота + зубы = кариес
Без сомнения, оба этих утверждения верны, но они упускают множество связующих звеньев, объясняющих, как сочетание бактерий и сахара вызывает разрушения. Они также не объясняют, почему некоторые люди могут объедаться сладким и у них практически не бывает кариеса, тогда как другие с ним постоянно борются, как бы ни чистили и ни ухаживали за зубами.
Это потому, что мы только недавно начали понимать комплексную роль бактерий во рту и в организме.
В последние годы мы узнали, что наш организм буквально кишит бактериями, которые поддерживают наше здоровье. И рот, и зубы – не исключение. Рот существует в партнерстве с бактериями, которые помогают поддерживать здоровье зубов и десен, а также иммунную систему рта. Кариес – это признак того, что баланс бактерий во рту нарушен, и он может быть признаком проблем в других частях организма.
Чтобы понять, почему так происходит, нам нужно узнать, как бактерии помогают нам оставаться здоровыми и почему мы так долго не понимали, как они для нас важны.
Краткая история войны с микробами
Для начала: почему у бактерий такая плохая репутация? Ответ в основном сводится к человеческой ошибке.
Сегодня мы точно знаем, что вокруг нас – и внутри нас – есть микроскопические живые организмы. Но бóльшую часть истории человечества люди об этом не знали. Они подозревали, что существует что-то, вызывающее болезни, и что разлагающиеся вещества порождают «дурной воздух», но это было все, что они знали. Во время эпидемии чумы доктора носили маски с клювами, заполненными травами, которые, как они верили, должны были помешать ядовитым испарениям попасть в их тело.
В 1674 году голландский торговец и непрофессиональный изготовитель линз Антоний ван Левенгук создал микроскоп, который был мощнее, чем все, созданные ранее[1]. Получив небывалую увеличительную силу, Левенгук обнаружил, что повсюду живут практически невидимые организмы. Он назвал их анималькулями (маленькими животными, или зверушками). Теперь мы называем их микроорганизмами, или микробами. Левенгук находил их буквально повсюду: в воде из пруда, дождевой воде, человеческом поте и даже во рту. Так родилась новая ветвь науки – микробиология.
Это была заря индустриальной эры, и в городах было все больше людей, у которых не было доступа к нормальной канализации. Детская смертность росла, и участились эпидемии. Общество обратилось к микробиологии, чтобы найти причины болезней и лекарства от них. Люди хотели простых объяснений и простых решений.
В следующие два столетия ученые рассматривали «теорию микробов» как объяснение инфекционных заболеваний. В 1860-х годах французский биолог Луи Пастер доказал, что родильная горячка – болезнь, которой были подвержены только что родившие женщины, – была вызвана бактериями. Было официально признано, что микробы вызывают заболевания, и общество объявило им войну.
Без сомнения, осознание роли бактерий в появлении болезней имело ряд достоинств. В городах улучшили канализацию и отделили источники воды от стоков, и это уменьшило количество эпидемий. Врачи дезинфицировали хирургические инструменты и операционные, из-за чего сократилась смертность в больницах. А открытие Александром Флемингом пенициллина в 1928 году привело к появлению антибиотиков, сокративших количество смертей от болезней, вызванных микроорганизмами[2]. Какое-то время казалось, что война выиграна.
Сегодня ученые рассматривают микробиом как отдельный орган, который слаженно работает и влияет на здоровье человека.
Резкое снижение количества смертей от инфекционных болезней усилило убеждение, что микробы опасны практически всегда. И, по большей части, представление XIX века о том, что бактерии присутствуют только в случае болезни, до сих пор живо. Это убеждение во многом влияет на нашу жизнь. Тротуар, по которому мы ходим, обработан моющим средством. Мы брезгливо моемся антибактериальным мылом и пользуемся антибактериальными лосьонами. Мы даем антибиотики животным на фермах и сами торопимся их принимать, даже при вирусных заболеваниях.
В 1950-х годах ученые, чтобы узнать о микроорганизмах больше, изобрели способ выращивать лабораторных животных в среде без микробов. Животные рождались в стерильных условиях через кесарево сечение, их выкармливали смесью, а потом продолжали выращивать в абсолютно стерильной среде[3].
Ученые ожидали, что животные вырастут абсолютно здоровыми и сильными, поскольку были уверены, что микроорганизмы были исключительно паразитами. К их неприятному удивлению, эти животные оказались экстремально восприимчивы к болезням, их иммунная система не развилась. Что еще более удивительно, у них были тонкие стенки кишечника, их сердца перекачивали кровь медленнее, чем у нормальных животных, и они заметно меньше весили.
Внезапно выяснилось, что микробы, в конце концов, не так уж и бесполезны.
Австралийцев знают по необычному мировоззрению – вспомните Крокодила Данди или Стива Ирвина, – которое абсолютно не соответствует вдумчивому эмпирическому научному подходу. Но именно в австралийском духе было наконец исправлено одно из самых больших недопониманий о роли бактерий в организме.
Долгое время ученые думали, что, поскольку человеческий желудок полон кислоты, в нем не выживает ни один живой организм, включая бактерий. Кроме двух австралийских ученых Барри Маршалла и Робина Уоррена, которые в 1982 году открыли Helicobacter pylori, спиралевидную бактерию, обитающую в желудке у людей, страдающих гастритом (воспалением желудка) и язвой желудка (эрозией слизистой оболочки желудка, часто вызывающей боли и кровотечение).
Из-за распространенного убеждения, что в желудке ничто не может выжить, научное сообщество высмеяло утверждение, что Helicobacter pylori связана с болезнью. Но Маршалл и Уоррен были полны решимости доказать обратное. С истинно австралийской отвагой они провели опыт на себе: вырастили бактерию в бульоне и выпили его. Конечно же, у обоих мгновенно развился серьезный гастрит. Но когда оба вылечились с помощью антимикробных препаратов, а потом повторили опыт на добровольцах, было точно установлено, что H. pylori действительно вызывает гастрит и язву желудка.
В течение жизни у человека образуется 500 000 литров слюны. Когда вы пережевываете пищу, слюнные железы добавляют в слюну энзимы, способствующие процессу пищеварения.
Маршалл и Уоррен доказали важное: микробы живут в нашей пищеварительной системе. В 2005 году, через двадцать лет после того, как они буквально съели бактерию, чтобы доказать свою теорию, и когда прошло достаточно времени, чтобы научное сообщество переварило их находку, двое австралийцев получили за свою работу Нобелевскую премию по медицине.
Сейчас мы знаем, что у 50 процентов людей в верхнем отделе желудочно-кишечного тракта живет Helicobacter[4]. Однако своеобразная ирония заключается в том, что несмотря на то, что она может вызвать болезнь, у более чем 80 процентов людей, у которых она обнаружена, нет симптомов болезни[5].
Выяснилось также, что Helicobacter – это не одна бактерия, а несколько видов бактерий, гармонично существующих в нашем желудке уже довольно давно. Фактически Helicobacter – это не «заразная» бактерия. Она становится проблемой только в случае дисбаланса различных штаммов, когда вредные штаммы размножаются и вызывают болезнь.
Можно представить, что некоторые штаммы Helicobacter – это кошки, а другие – тигры. Теоретически оба вида можно держать как домашних животных, но тигра придется держать на цепи или в клетке. И если тигр вырвется на свободу и будет предоставлен самому себе, это может привести к большому ущербу.
Нежелательные микробы, которые вторгаются в организм извне, вызывают инфекционные заболевания. Но по большей части все микробы, живущие внутри организма, необходимы для здоровья, и они даже защищают нас от опасных пришельцев. Суть в том, что различные штаммы микроорганизмов в нашем теле должны поддерживать равновесие. Если это равновесие нарушено, наступает состояние дисбиоза, которое тоже может вызвать заболевания.
Важность биоразнообразия в микробиоме
Скорее всего, среди ваших знакомых есть как конкурентоспособные люди, так и не очень. Но люди как биологический вид в целом очень конкурентоспособны. Когда мы попадаем в некую экосистему, мы сразу же рвемся на вершину пищевой цепочки. Мы быстро убиваем самых опасных хищников, чтобы они нам не угрожали. Мы оставляем в покое травоядных животных, чтобы самим охотиться на них. Мы редко задумываемся о том, что нарушенное равновесие экосистемы еще аукнется нам в долгосрочной перспективе.
В 1926 году охотники убили последнего волка в Йеллоустонском национальном парке, устранив вершину пищевой цепи в этой специфической экосистеме. В последующие десятилетия поголовье оленей сильно выросло, и их разросшаяся популяция планомерно уничтожала растительность в парке. Олени процветали, но из-за разрушения экосистемы начали исчезать другие виды. Олени уничтожили растительность на берегах рек, из-за чего начали разрушаться сами берега и пересыхать реки. Было ясно, что, уничтожив волков, охотники нарушили очень важное равновесие экосистемы.
В 1996 году серый волк был реинтродуцирован в Йеллоустоун. Сейчас, более чем через двадцать лет, популяция оленей под контролем, и без вмешательства человека в свои прежние места обитания вернулись животные, которых там не видели много лет, например, рыжие лисицы и бобры[6]. Но что более удивительно, после возвращения волков растительность на берегах рек восстановилась и реки снова начали течь так, как должны были, наполнившись водой. После возвращения на свои места животных окружающая среда исцелилась.
Я думаю, что история йеллоустоунских волков – это очень яркая параллель с человеческим микробиомом, огромной экосистемой микробов, живущей внутри нас. Универсальное правило для любой экосистемы – для леса, кораллового рифа или для микробов внутри нас – это то, что, чем она разнообразнее, тем более вынослива она сама и ее обитатели. Жизнь на Земле процветает, если все виды в экосистеме уравновешивают друг друга.
Мы не знали ничего другого, и поэтому тратили много сил на уничтожение бактерий, которых считали самыми опасными хищниками в нашем организме. Но теперь мы знаем, что, хотя некоторые бактерии действительно угрожают нашему здоровью, сами по себе бактерии не делятся на «черных» и «белых». Они больше похожи на серых волков Йеллоустоуна, их значение в поддержке равновесия микробиома и защите здоровья в целом жизненно важно.
Почему нашему рту нужны бактерии
Почти каждый стоматолог удивлялся тому, что у человека, который активно чистит зубы и ест мало сладкого, может появиться кариес, а у того, кто мало пользуется щеткой и употребляет больше сахара, кариеса может вообще не быть. (В 2016 году Управление по контролю за продуктами и лекарствами зашло так далеко, что исключило зубную нить из списка рекомендаций по предотвращению заболеваний ротовой полости. Просто потому, что исследования не выявили, что она действительно уменьшает риск развития таких заболеваний, как кариес и болезни десен)[7]. Ранние теории объясняли этот парадокс, связывая кариес с инфекцией. Было известно, что кариес вызывает бактерия Streptococcus mutans.
Но позже выяснилось, что в появление кариеса вовлечены намного больше видов бактерий и что микрофлора во рту меняется в зависимости от заболевания[8].
Когда речь идет о бактериях и кариесе, это во многом вопрос поддержания равновесия разных видов, нежели борьба с вторжением извне. (На самом деле, Streptococcus mutans живет в здоровых ртах так же, как H. pylori – в здоровых желудках). Немалая часть этой балансировки микрофлоры происходит в зубном налете. Все верно, даже налет играет роль в здоровье рта.
Налет обычно описывают как «липкую пленку». Но на самом деле все несколько глубже. Налет образуют бактерии, выделяющие кислоты, если вы съели сладкое, и он может помогать этим кислотам контактировать с зубами. Со временем кислоты могут разрушить эмаль и вызвать кариес.
Но благодаря новому пониманию человеческого микробиома теперь мы знаем, что налет помогает держать зубы в порядке. Согласно этому знанию, теперь мы понимаем его как биопленку на зубах. (Биопленка – слой микробов, прилипший к поверхности). Рот – это место с экстремальными условиями для жизни, со всем нашим жеванием, пищеварением, речью и дыханием. Чтобы выжить, микробы строят крохотные домики – биопленку, – так они защищаются.
Победить кариес можно, если мы будем беречь эту деликатную среду во рту. Простое удаление налета хоть и полезно, но не ликвидирует причину болезней полости рта.
Я уже упоминал, что зуб состоит из трех основных слоев: эмали, дентина и пульпы. Эмаль по большей части неживая, а дентин содержит клетки одонтобласты, которые защищают как сам дентин, так и пульпу.
Хотя в эмали нет живых человеческих клеток, по ней ползают тысячи и тысячи микробов. Эти бактерии живут на поверхности зуба, образуя биопленку, а также внутри эмали, в пустотах ее кристаллической структуры. Они защищают эмаль и ухаживают за ней наравне с одонтобластами.
Эмаль находится в постоянном движении, она все время обменивается минералами и питательными веществами со слюной. Когда вы пережевываете пищу, слюнные железы добавляют в слюну энзимы, начинающие процесс пищеварения, из-за чего во рту понижается уровень pH. Из-за изменения уровня кислотности кальций и фосфор может вымываться из зубов и попадать в слюну.
Если рот здоров, бактерии помогают управлять этим обменом минеральных веществ. Им тоже нужен кальций, чтобы жить и строить себе «дом» из биопленки. Бактерии и зубы делят между собой кальций, содержащийся в слюне.
Чтобы избежать болезней, необходимо поддерживать гармонию между микробами во рту. Из слюны они получают минералы для строительства «дома», а в обмен на это микробы помогают поддерживать обмен веществ, который происходит между слюной, биопленкой и зубной эмалью.
У нас в рту, как и во всем организме, есть разные типы бактерий. Для начала их можно разделить на две группы – быстрых едоков и медленных едоков. Быстрые едоки питаются простыми углеводами, например, сахаром. Когда мы употребляем сладкое и продукты из отбеленной муки, эти бактерии впадают в неистовство от обжорства. Переварив сахар, они выделяют кислоты.
Сахар и рафинированная мука наносят вред бактериальному балансу, что негативно сказывается на иммунитете.
Эти кислоты вымывают из зубной эмали кальций. Но, похоже, микробы во рту об этом знают; они уравновешивают действие кислот, высвобождая кальций из слюны и из собственных запасов биопленки[10]. В целом зубы могут выдержать воздействие определенного количества сахара и кислот, которые из-за него образуются.
Однако со временем, если вы употребляете слишком много сахара, штаммы с быстрым метаболизмом размножаются слишком быстро и производят слишком много кислоты[11]. Очевидно, что, когда у бактерий заканчивается кальций из слюны и в запасах в биопленке, они начинают вытягивать его из единственного доступного источника – из зубной эмали. Если процесс образования кислоты и истощения запасов кальция продолжается слишком долго, бактерии съедают слишком много эмали, и – бинго! – у вас кариес.
Дело не в том, что сахар в сочетании с бактериями производит кислоту, разрушающую эмаль. Больше похоже на то, что сахар запускает цепную реакцию, которая слишком быстро высасывает кальций из эмали. Кариес – это не бактериальная инфекция. Это состояние, вызванное нашим питанием, которое заставляет бактерии во рту голодать. Наши рты просто не приспособлены к современному несбалансированному питанию.
Как промышленная революция изменила наш рот и наше здоровье
В какой момент из питания исчезли продукты, для которых были приспособлены наши рты? Исследователи изучили ДНК, сохранившуюся в налете на зубах черепов наших далеких предков. Они обнаружили, что в составе и разнообразии микробиома во рту за время существования человека на земле произошло два существенных изменения, другими словами, это были два главных момента, когда питание человека отклонилось от назначенного курса[12].
Первое изменение произошло, когда человечество перешло от образа жизни охотников-собирателей к фермерству. Зубной налет с черепов охотников-собирателей говорит о том, что у них во рту было больше видов бактерий, чем у их потомков, живших в сельскохозяйственных сообществах. У них также было намного меньше кариеса, из чего можно сделать вывод, что микробиом у них во рту был сбалансирован и разнообразен, их зубы (а возможно, и пищеварительный тракт) сами поддерживали свое здоровье. (Я должен отметить, что у методов, которыми мы определяем бактерии в древнем налете, есть ограничения. Но и другие исследования показали более разнообразный микробиом у охотников-собирателей)[13].
Ученые проанализировали бактерию Streptococcus mutans, которая играет заметную роль в развитии кариеса. Они предположили, что она начала экспоненциально распространяться около 10 тысяч лет назад. То есть время появления современных болезней зубов, в том числе кариеса, можно приблизительно привязать к сельскохозяйственной революции, когда человеческое питание сильно изменилось.
Кишечник населяют триллионы бактерий, которые взаимодействуют со всеми органами тела. Но управляет этими процессами микробиом, находящийся во рту.
Второе изменение в микробиоме рта произошло в 1850-х годах, во время промышленной революции. У людей западного мира впервые появился каждодневный доступ к отбеленной муке и рафинированному сахару. Примерно в это же время разнообразие бактерий в микробиоме значительно уменьшилось.
Белая мука и рафинированный сахар состоят из простых углеводов, которые служат быстрым топливом для определенных видов бактерий, таких как Streptococcus mutans и ацидофильные лактобактерии (которые, как и Streptococcus mutans, участвуют в развитии кариеса). Эти бактерии развиваются за счет медленно растущих микробов, которые созданы, чтобы расщеплять более сложные молекулы. Модернизация еды разрушила баланс бактерий в массовых масштабах, и так появились болезни зубов.
Очень важно помнить, что сами по себе простые углеводы вроде муки и сахара не так сильно вредят зубам, как многие думают. Проблемы скорее вызывает то, что они сокращают разнообразие микробиома. Такой же дисбаланс может развиться у нас в кишечнике и вызвать еще более тяжелые болезни.
Известно, что в популяциях древних людей болезни зубов не были распространены, правда, археологи обнаружили исключение. У живших около 13 000–15 000 лет назад в районе пещеры Grotte des Pigeons (Голубиная пещера) в Марокко были почти полностью разрушены зубы[14]. Археологи исследовали зубной налет, чтобы определить диету, и объяснили аномалию. В основном их питание состояло из чечевицы и дикого овса. Но оно также включало желуди, которые после приготовления превращаются в сладкую пасту. Это была наиболее вероятная причина кариеса.
Этот пример – исключение, но он помогает понять, как нынешняя доступность сахара и углеводов могла повлиять на появление болезней полости рта.
Ось «рот – кишечник» – как бактерии во рту управляют здоровьем всего организма
Конечно, бактерии влияют не только на зубы. Микробиом рта попадает в пищеварительный тракт, где становится микробиомом кишечника. И в глубинах пищеварительной системы эти микробы исключительно важны для правильного функционирования всего организма.
Самый простой способ понять строение человеческого пищеварительного тракта – это представить его как похожий на трубу конвейер, который получает пищу изо рта, обрабатывает ее, чтобы получить топливо, и избавляется от отходов производства через противоположное отверстие. Но чем больше мы узнаем о кишечнике, тем больше понимаем, что он, как и кожа, влияет на важнейшие физиологические процессы в организме.
Вместо довольно простой работы по защите человека от окружающей среды, как стеной, нашему кишечнику приходится выполнять намного более тонкую работу со множеством задач. Он должен транспортировать, расщеплять и всасывать питательные вещества, отфильтровывая те компоненты, которые не должны попасть в кровоток. Помимо всего прочего, он должен подавать остальному организму сигналы о том, что будет дальше.
Размер кишечника может дать представление об объемах его работы. Площадь его поверхности составляет около 32 квадратных метров[15], и, если его развернуть и расстелить на плоской поверхности, он закроет половину площади бадминтонного корта.
Все наши органы и кровеносные сосуды, как и желудочно-кишечный тракт, покрыты клетками эпителия. Эти клетки – своего рода ворота, которые пропускают молекулы из внешней среды внутрь организма или не выпускают. ЖКТ также выстлан слоем слизи для дополнительной защиты и изоляции. Эта слизь увлажняет и питает клетки кишечника.
Но, как было недавно открыто, в кишечнике есть еще кое-что, помогающее ему работать, – огромное количество микрофлоры: бактерий, вирусов, грибков и еще более странных организмов, которые живут в слизистой. Эти микроорганизмы служат еще одним защитным барьером для наших внутренностей: они выделяют соединения, которые убивают потенциально опасных бактерий, отфильтровывают из пищи вредные вещества, такие как тяжелые металлы, и помогают производить слизь.
Традиционные общества лучше, чем мы сейчас, понимали роль бактерий в здоровом питании, хотя и не до конца знали, как именно они работают.
Около 2500 лет назад греческий врач Гиппократ, которого считают отцом современной медицины, сказал: «Все болезни начинаются в кишечнике». В античной медицине здоровье пищеварительной системы считалось ключом к здоровью тела в целом. (Примечание. Когда мы говорим «кишечник», мы имеем в виду весь желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) – желудок и тонкую и толстую кишки).
Сейчас мы знаем, что в этой древней мудрости что-то есть, поскольку ЖКТ – или кишечник – служит «домом» для большей части бактерий в организме. Но за два с половиной тысячелетия, прошедших со времен Гиппократа, с развитием медицинской науки здоровье кишечника отошло на задний план.
В наши дни ученые знают, что экосистема кишечника так же сложна и разнообразна, как пышный тропический лес. Нормальный человеческий микробиом – популяция микроорганизмов, или микробов, живущих внутри нас, состоит из более чем 1000 видов. В него входят бактерии, клетки-эукариоты (клетки с органеллами и мембранами), археи (одноклеточные микроорганизмы, не имеющие ядра), вирусы и микроскопические грибки[16].
В толстой кишке живет от 1011 до 1012 клеток на один грамм[17]. Это близко к количеству звезд в Млечном Пути. Более 70 процентов микроорганизмов обитает в толстой кишке, и бактерии составляют около 60 процентов всех видов микробов в кишечнике (60 процентов каловых масс – также бактерии). Эти бактерии принадлежат, как минимум, к 500 видам.
В 2008 году в рамках проекта «Микробиом человека» была разработана технология генетического секвенирования для картирования микробиома человека. На данный момент уже расшифрованы десятки тысяч микробиальных генов. Ученые верят, что количество микробов, которые они обнаружат в человеческом организме, будет невероятным.
Как минимум, микробы играют в нашем здоровье намного более заметную роль, чем мы когда-либо себе представляли.
Тот факт, что наш кишечник населен миллиардами бактерий, несколько ошеломляет.
Но то, что происходит в кишечнике, на самом деле является лишь продолжением того, что в меньшем масштабе имеет место у вас во рту, где начинает формироваться ваш микробиом. Действительно, ваш микробиом буквально возникает во рту.
В утробе матери пищеварительный тракт ребенка развивается без всяких микроорганизмов. Плод получает питание через плаценту и ожидает, что организм мамы защитит его от плохих бактерий снаружи. Но когда ребенок рождается, он попадает в мир, кишащий бактериями. На самом деле, роды сами по себе должны дать новорожденному начальный «пакет» микробов; первые микробы, с которыми он сталкивается, – это микрофлора влагалища матери[18].
Цельные, натуральные, необработанные углеводы всегда содержат в своем составе клетчатку. Исключением является только мед.
Начало жизни ребенка – это ускоренный курс знакомства с миром микробов и обращения с ними. Значимую роль в этом играет грудное вскармливание. Иммунные клетки из кишечника матери могут попасть в ее молочные железы, и в результате молоко будет содержать антитела к определенным микроорганизмам[19].
Первое место, где микробы образуют свои колонии, – это рот ребенка. Потом микробиом рта отправляет определенные бактерии в микробиом кишечника. Такой процесс «засева» означает, что в первые недели и месяцы жизни микробиомы рта и кишечника очень похожи. Позже они становятся разными, но их состав остается тесно связанным.
Вот так и появляются миллиарды микробов в кишечнике и в иммунной системе. Рот служит первым порталом к микробиому кишечника, и он остается таковым всю жизнь. Каждый раз, сглатывая слюну, вы отправляете в кишечник тысячи и тысячи бактерий.
Не меньше 80 процентов иммунных клеток организма живут в пищеварительной системе. Кишечник производит больше антител, чем любой другой орган. Когда вредные микробы (чья молекулярная структура похожа, но не идентична полезным кишечным микробам) пытаются проникнуть в слизистую кишечника, кишечные бактерии помогают иммунитету, отправляя сообщения, которые проходят сквозь слизистую. Эти сообщения велят иммунным клеткам поймать вредных микробов, съесть их и избавиться от останков[20].
Но кишечные бактерии не только влияют на иммунные клетки кишечника. Они могут отсылать сообщения иммунным клеткам всего организма. Например, части клеточной стенки микробов, которая состоит из аминокислот и сахара и называется пептидогликан, могут активировать, помимо других, иммунные клетки, расположенные в костном мозге[21].
Исследования также показали, что, когда кишечные бактерии поглощают клетчатку, они производят жирные кислоты, которые помогают иммунной системе и обменным процессам[22].
Кишечник постоянно передает всему организму информацию о том, что в него попадает из внешней среды. И, хотя кишечник распоряжается большинством процессов, «сценарии» для них в основном «пишутся» во рту. Чем здоровее ваш рот и микробиом рта, тем здоровее сам кишечник, иммунная система и весь организм.
Почему клетчатка важна для здоровья рта и кишечника
В следующий раз, когда вы соберетесь перекусить, подумайте, что вы ответственны за то, чем вы кормите миллиарды крохотных микробиальных жизней.
Говоря обобщенно, у нас во рту есть «плохие» бактерии, которые вызывают кариес, и «хорошие» бактерии, которые не только следят за кальцием в зубах, но и помогают бороться с возбудителями кариеса. «Плохие» бактерии имеют быстрый обмен веществ и питаются простыми углеводами. У «хороших» бактерий (пробиотиков) обмен веществ медленный, и они кормятся сложными углеводами, в которые входит труднорасщепляемая клетчатка, превращая ее в короткоцепочечные жирные кислоты. (Конкретно кишечные пробиотики делают это с помощью ферментации.)
Человеческий организм не способен переварить клетчатку. Тем не менее именно она способствует успешному пищеварению.
Если вы не получаете достаточное количество клетчатки, вместо этого употребляя преимущественно простые углеводы (сахар), это может привести к росту числа бактерий с быстрым метаболизмом и к развитию кариеса. Но битва между «хорошими» и «плохими» бактериями – и между сахаром и клетчаткой – происходит не только во рту, но и в кишечнике.
Мы знаем, что, хотя человек не переваривает пищевую клетчатку, тем не менее, она помогает пищеварению. Мы связываем это с тем, что она уплотняет каловые массы, позволяя им с легкостью проходить через толстую кишку. Но она кормит и «хорошие» кишечные бактерии, которые получают из нее энергию и с ее помощью ухаживают за слизистой оболочкой кишечника[23].
Исследования показывают, что традиционные диеты, богатые естественными источниками клетчатки, такими как разнообразные овощи, орехи, цельные зерна, давали нашим предкам большее разнообразие кишечных бактерий, чем мы имеем сейчас[24]. Их сбалансированный микробиом означает, что у них не было такого количества болезней зубов и они практически не сталкивались с такими хроническими желудочно-кишечными заболеваниями, как синдром раздраженного кишечника или язвенный колит.
Но сегодня средний американец съедает всего лишь около 15 граммов клетчатки в день[25]. Это количество не идет ни в какое сравнение со 100 граммами в день, которые съедали наши предки[26].
И опять же мы можем связать это грустное изменение в питании с промышленной революцией и модернизацией диеты. В природе сахар обычно заключен в растениях, в натуральной оболочке из клетчатки. Мне нравится думать об этом как об «углеводах в контексте». То есть, если люди и животные поедают растения в их естественном виде, их организм может получить простые углеводы только после того, как расщепит клетчатку. А это означает, что микробиомы их рта и кишечника останутся в равновесии.
Но когда индустриализация дала нам доступ к рафинированному белому сахару и муке без естественной растительной оболочки, это разрушило равновесие микробиома. И вследствие этого пострадали наши зубы, как и весь организм.
Кровоточащие десны, кишечник и иммунная система
Если ваши десны когда-либо кровоточили во время чистки зубов щеткой или зубной нитью, то вы знакомы с воспалением. Говоря попросту, ткани воспаляются, если иммунные клетки скапливаются в них, чтобы бороться с патогенами.
Небольшая степень воспаления нормальна. В конце концов, тело постоянно взаимодействует с чужеродными микробами. Поэтому, когда ваши десны немного кровоточат при чистке зубов, это обычно не признак какого-то заболевания. Это только означает, что у вас во рту небольшой микробный дисбаланс, и поездка к зубному врачу, а также более энергичное использование зубной нити и тщательная чистка зубов возьмут ситуацию под контроль.
Но сильная кровоточивость – обычно первый признак того, что в организме идет сильный воспалительный процесс. Кровоточивость десен, если ее не лечить, может привести к появлению периодонтита. Больные десны постоянно воспалены, и они начинают отслаиваться от зубов. А вслед за этим ослабевают связки и кость челюсти, которая удерживает зубы. При самом плохом варианте развития событий кость разрушится и зубы выпадут. В США от болезней десен различной степени тяжести страдает 46 процентов взрослых людей, а от 9 до 13 процентов имеют тяжелые формы заболевания[27].
Болезни периодонта очень изменчивы и непредсказуемы. Как и кариес, они могут распространяться подобно лесному пожару у некоторых людей, но легко поддаются лечению, и в то же время у других они медленно прогрессируют до запущенной формы и при этом лечение на них почти не действует.
Рот рассчитан на существование в режиме постоянного легкого воспаления, клетки в тканях десен постоянно реагируют на широкий спектр питательных веществ, минералов, энзимов, инородных тел и всего другого, что оказывается во рту[28]. Но если воспаление превращается в болезнь десен, это может быть признаком того, что баланс микробиома нарушен и что иммунная система реагирует чрезмерно.
Рис. 16. Кровоточивость десен и кишечник: как дисбаланс иммунной системы приводит к болезни десен
Поскольку кишечник – это центр управления иммунной системой, болезнь десен – это проявление дисбиоза, дисбаланса хороших и плохих бактерий в кишечнике.
Основная часть иммунной системы находится в кишечнике и отделена от кишечного микробиома слизистой оболочкой толщиной в одну клетку. Эта оболочка похожа на забор, через который кишечная флора и миллиарды микробов общаются. Клетки оболочки, чтобы вся система правильно работала, должны плотно прилегать друг к другу. Только в местах соединения клеток через оболочку могут проходить определенные молекулы.
Но бывает, что работа клеток эпителия нарушается и они не могут образовать эффективный барьер. Например, бактерия – возбудитель холеры, холерный вибрион, производит токсин, из-за которого ионы эпителиальных клеток просачиваются в просвет кишечника, вызывая диарею[29].
Некоторые лекарства, например, аспирин и противовоспалительные препараты типа ибупрофена, также повышают проницаемость кишечного барьера. Чрезмерное употребление алкоголя дает такой же эффект. Все эти факторы могут привести к неприятным последствиям, включающим воспаление стенки кишечника и диарею. При устранении источника раздражения кишечник обычно исцеляется и снова работает нормально.
Рис. 17. Как возникает дисбаланс иммунной системы и к чему это приводит
А вот злоупотребление антибиотиками – это уже другая история. Антибиотики похожи на бактериальные гранаты, и многие из них могут разрушить бактериальный ландшафт кишечника, что приводит к более системным, хроническим проблемам[30].
Например, антибиотики могут разрушить бактерии, которые «охраняют» кишечник, лишить их возможности выполнять свою работу. Это, в свою очередь, может привести к разделению и гибели эпителиальных клеток и к появлению микроскопических отверстий в стенке кишки. Смесь из полупереваренной пищи и бактерий может просочиться в толщу ткани и в кровеносные сосуды. Отсюда происходит термин «дырявая кишка».
Употребление недостаточного количества клетчатки может давать такой же эффект. Если хорошим кишечным бактериям не хватает клетчатки, они могут перейти в режим голодания, в котором им приходится питаться муцином, слизистым веществом, смазывающим и защищающим слизистую оболочку кишечника. Если бактерии съедят слишком много муцина, кишечный барьер не сможет правильно работать, что выразится в нарушениях пищеварения и повышении кишечной проницаемости[31].
Кишечная проницаемость может нарушить перекрестную связь между кишечными микробами и иммунной системой и спровоцировать гиперреакцию иммунной системы. Иммунная система может истощаться, вызывать аллергические реакции[32], увеличение веса[33] и даже психические расстройства[34]. Кровоточивость десен может быть в числе первых симптомов дисбаланса микрофлоры, который вызывает эти проблемы.
Рот – это один из лучших показателей того, как работает иммунная система. Если иммунитет здоровый, иммунные клетки атакуют патогены, например, вирусы. Если патогенов нет, клетки находятся в режиме ожидания. Но в случае аутоиммунной болезни иммунные клетки остаются активными и атакуют здоровые клетки и белки, что может привести к хроническому воспалению и другим проблемам[35].
С конца второй мировой войны количество аутоиммунных заболеваний по всему миру резко выросло. Появилось более 80 заболеваний, а такие состояния, как болезнь Крона, ревматоидный артрит, рассеянный склероз и диабет 1-го типа, стали встречаться все чаще и чаще[36].
Поскольку кишечник и его микробиом играют важную роль в регуляции иммунной системы, становится понятно, что рост заболеваемости связан с разрушением микробиома. Фактически недавние исследования показали «ясные и возрастающие свидетельства того, что изменения микробиоты связаны с аутоиммунными заболеваниями, такими как диабет 1-го типа, целиакия и ревматоидный артрит»[37].
Наша иммунная система рассчитывает, что кишечные микробы будут предоставлять ей информацию, которая поможет атаковать патогены, а не собственные клетки. Если баланс нарушен и стенка кишки проницаема, иммунные клетки начинают атаковать здоровые клетки, и могут развиться вышеупомянутые аутоиммунные заболевания.
Ранние признаки аутоиммунного заболевания часто появляются во рту. Яркий тому пример – красный плоский лишай, воспалительное заболевание кожи и слизистых оболочек. Во рту он проявляется как ажурная или похожая на вату белая пленка на внутренней стороне щек[8].
Целиакия, болезнь, при которой иммунная система атакует пищеварительную систему при появлении в пище глютена, – это еще одно аутоиммунное заболевание, и часто впервые оно проявляется во рту. Ее можно обнаружить у детей с недооформленной зубной эмалью, язвами на слизистой или другими повреждениями во рту. Проблема в том, что целиакия часто остается невыявленной в течение многих лет и вызывает хронические заболевания.
Признаки целиакии у детей: недооформленная зубная эмаль, язвы на слизистой, повреждения во рту. Эта болезнь тяжело поддается диагностике.
Целиакия связана с другими аутоиммунными болезнями, такими как диабет и тиреоидит. Можно предположить, что целиакию вызывает тот же дисбаланс кишечной микрофлоры, что и другие аутоиммунные болезни[39].
Эти проблемы микробиома и иммунной системы связаны с такими хроническими болезнями ЖКТ, как синдром раздраженного кишечника[40], болезнь Крона[41] и язвенный колит[42].
Я знал многих людей, которые всю жизнь боролись с хроническими болезнями пищеварительной системы. Первые симптомы этих болезней часто появлялись во рту. Но у них есть еще что-то общее: их можно предотвратить, если правильно «кормить» бактерии во рту и в кишечнике.
Каждый раз, когда вы глотаете, в ваш пищеварительный тракт проходят тысячи бактерий[43]. Поэтому, если микробиом рта разбалансирован, если у вас есть болезнь десен, это отражается на всем организме.
Много лет исследователи освещали связь между периодонтитом и сердечно-сосудистыми заболеваниями, ревматоидным артритом, болезнью Альцгеймера, заболеваниями легких, преждевременными родами и рождением детей с маленьким весом, а также болезнями обмена веществ[44]. Тем не менее, сами механизмы этих связей до сих пор до конца не изучены.
Если мы посмотрим на болезни десен через линзу микробиома, мы увидим, как микробиальный дисбиоз связывает рот и болезни остального организма. Микробиом рта и кишечника отдельны, но родственны. Мы знаем, что микробиом рта «засевает» пустой микробиом кишечника у новорожденного ребенка. И на самом деле эта связь никогда не прерывается, она длится всю жизнь.
Исследования подтверждают, что дисбиоз кишечной микрофлоры связан с такими состояниями, как аллергия[45], диабет 2-го типа[46], ожирение[47] и даже такими расстройствами мозга, как СДВГ, болезнь Альцгеймера и деменция. Нельзя недооценивать важность микробиома.
Ваш рот служит «телохранителем» кишечника и всего организма на протяжении всей вашей жизни.
Восполняем микробиом: ферментированные продукты
То, что ферментированные продукты употребляются по всему миру, не совпадение.
До изобретения холодильников ферментация была одним из немногих способов сохранить пищу. Ферментация предполагает добавление в продукт полезных бактерий, чтобы избавиться от вредных микробов, из-за которых продукт портится. Поэтому ферментированные продукты полны пробиотических бактерий и пребиотической клетчатки, которые помогают подпитывать и держать в равновесии колонии микробов внутри нас. Ключевой момент здесь – химия множества видов бактерий Lactobacillus. Лактобациллы превращают лактозу и другие виды сахара в молочную кислоту[49]. Молочная кислота – это натуральный консервант, который препятствует росту вредных бактерий. Она также повышает или сохраняет уровень энзимов и витаминов, которые помогают пищеварению. Традиционные культуры часто сохраняли с помощью ферментации овощи, если те не были доступны круглый год.
Сегодня из-за убеждения, что бактерии опасны, мы практически забыли искусство ферментирования продуктов и потеряли разнообразие бактерий, которые могли бы с ними получать. Благодаря совершенствованию условий перевозки и хранения, свежие овощи доступны круглый год, и мы чаще всего сохраняем их, охлаждая или консервируя. Молочные продукты у нас кипяченые и гомогенизированные, а растения «перекормлены» удобрениями. Эта обработка продлевает срок хранения продуктов и делает их более удобными для перевозки, но с ней нам недоступны бактерии, которые размножаются при ферментации и которые необходимы для здоровья рта и кишечника.
Как сохранить равновесие микробиома
В книге «Стоматологическая диета» мы фокусируемся на улучшении микробиоты вашего организма с помощью клетчатки, пробиотиков и пребиотиков. В реальности вы постоянно взаимодействуете с микробами. Если у вас был кариес, то с очень большой вероятностью это связано с уменьшением разнообразия бактерий у вас во рту. Исследованиями выявлены не связанные с питанием способы создать разнообразный и сильный микробиом.
Мы знаем, что кишечная микрофлора играет комплексную роль в пищеварении и эта роль расширяется до управления метаболизмом всего организма. Когда вы едите, микрофлора работает над расщеплением и перевариванием пищи, поэтому ваш режим питания влияет на каждодневную жизнь микробиома.
Ферментирование использовалось в старину для хранения продуктов. Именно оно насыщало продукты питания бактериями, необходимыми для здоровья рта и кишечника.
Исследования на мышах показали, что в период без еды (пост) бактериальное разнообразие увеличивается, из чего следует, что в отсутствии еды бактерии продолжают работать. На самом деле, время без пищи имитирует более естественный цикл питания (когда пища недоступна) и позволяет микробам производить «весеннюю уборку» в пищеварительной и иммунной системах. Скорее всего, это часть нормального взаимодействия организма с микрофлорой[50].
Множество различных типов микробов помогает организму противостоять стрессам. Мы должны были сталкиваться со стрессовыми ситуациями очень редко, и в них должна работать реакция «бей или беги»[51].
Но сейчас наша подверженность стрессам изменилась. Сейчас мы постоянно находимся в стрессовом состоянии, пусть и низкого уровня, но тело постоянно получает сигналы об опасности. Эти сигналы воздействуют и на микробиом. Исследования на животных показывают, что высокий уровень стресса уменьшает бактериальное разнообразие[52]. Если вы постоянно беспокоитесь об учебе, о работе, об отношениях, скорее всего, это отражается на вашем микробиоме.
Пищеварительная система работает в соответствии с суточным, или циркадным, ритмом, связанным со сменой дня и ночи и режимом сна. Если цикл сна нарушен (вы слишком мало или плохо спите), микробиом кишечника страдает.
Интересно, что новые исследования показывают, что кишечные микробы могут даже контролировать суточный цикл. Тем не менее, недостаток сна отражается на их разнообразии[53].
Хотя бактерии и так делают достаточно, они могут следить за тем, посещаете ли вы спортзал. То, как вы двигаетесь, и физическое состояние вашего тела, как и другие ваши привычки, могут влиять на микробиом. Успешность ваших тренировок может зависеть от здоровья микробиома, и это двусторонняя связь, при которой физическая нагрузка позитивно воздействует на полезные штаммы бактерий и продукты обмена веществ в кишечнике[54].
Да, вы правильно поняли: почва может быть очень значимым элементом микробиомной мозаики. Почва состоит из продуктов взаимодействия микроорганизмов, минералов, мертвых растений и животных. Она поддерживает жизнь на Земле. Исключив взаимодействие с почвой, мы можем лишить себя очень важного влияния на наши микробы. Почва содержит много видов микробов, которые мы получаем, когда съедаем животную или растительную пищу[55].
Кариес вызывают не только внешние инфекции. Для здоровья зубов важно правильное питание и равновесие микробиома рта и кишечника.
Пища из естественных, органических источников, как и собственный сад (где вы работаете с землей), может дать микробиому полезный импульс.
Вы делитесь микробами с вашим партнером и со всеми, с кем вы регулярно близко контактируете: с коллегами, с людьми в спортзале и даже с домашними питомцами. Например, у владельцев собак выявлен заметно более разнообразный микробиом кожи[56].
Перспектива микробиома для здоровья
Представление, что для избавления от «вредного» зубного налета нужно просто чистить зубы щеткой и зубной нитью, – это устаревшее представление о болезнях зубов. Уже давно известно, что кариес и болезни десен вызваны бактериями. Но новые знания о человеческом микробиоме показывают, что микробы в организме играют комплексную роль. Внешние инфекции не объясняют появление неинфекционных заболеваний, это делает нарушение равновесия в нашем микробиоме.
Как будто в нашем теле есть суперорган – настоящие джунгли с миллиардами микробов, – и мы только начинаем их узнавать. «Домом» для этих маленьких обитателей служат рот и кишечник, и их здоровье отражает то, насколько хороши их отношения с организмом. Болезнь во рту вызывается дисбалансом микробов, которые также живут в кишечнике и должны сохранять равновесие. Через микробиальное здоровье рта можно увидеть микробиальное здоровье кишечника и общее состояние организма. Если рот здоров, то за ним последует весь организм. Лучшее лечение для рта – это пища, способная вернуть равновесие микробиому рта и кишечника.