Faecalibacterium prausnitzii, защищающая нас от некоторых заболеваний кишечника и других органов. Тот же исследовательский коллектив обнаружил, что у этих пациентов именно низкое число микробных генов более надежно, чем избыточный вес, служило индикатором инсулиновой резистентности (предвестника диабета). Дальнейшие исследования показали, что, если представителям обеих групп пациентов с ожирением (с низким и высоким разнообразием кишечной микробиоты) помогали сбросить вес за счет улучшения рациона, это приводило и к возрастанию микробного разнообразия. «Полученные результаты подтверждают обнаруженную ранее связь между долговременными пищевыми привычками и структурой кишечной микробиоты», – пишут авторы этой работы. Они также полагают, что «постоянное регулирование микробиоты можно осуществлять за счет изменения рациона». Эти исследования наглядно показывают, как важен дружественный микробам рацион для того, чтобы сохранить свое здоровье на долгие годы.
Есть во всем этом и кое-что хорошее, а именно: мы уже не так мало знаем о наших микробных сообществах. И можем выбирать образ жизни и рацион, которые помогут сделать нашу микробиоту лучше, здоровее и разнообразнее. Причем изменений не приходится ждать неделями и месяцами. Благодаря малой продолжительности жизни бактерий и быстрой смене их поколений изменения в среде их обитания способны привести к большим переменам в их популяциях и функциях в течение одной ночи.
Эти поразительно быстрые сдвиги были засвидетельствованы в тщательно выстроенном эксперименте, который провели ученые из Гарвардского университета. Микробиолог Питер Тернбо, ныне работающий в Калифорнийском университете в Сан-Франциско, и его коллеги набрали десять добровольцев, чтобы изучить, как наш рацион влияет на микробиоту. Ранее они уже обнаружили, что микробиом мышей существенно зависит от того, чем кормят грызунов[27]. Теперь оставалось найти людей, согласных питаться одним и тем же пять дней подряд.
Тернбо и его коллеги разделили испытуемых на две группы: первая придерживалась диеты, состоящей исключительно из продуктов животного происхождения (мясо, яйца, сыр), вторая питалась только растительной пищей с высоким содержанием клетчатки (овощи, зерновые, зелень, фрукты и пр.). Участники эксперимента, имевшие самые разные предпочтения в пище (включая одного пожизненного вегана), начинали с очень разным составом микробиоты. В ходе исследования ученые видели индивидуальные различия в микробиотах каждого испытуемого, в то же время внутри каждой группы микробные профили и состав активных генов микробов обретали определенное сходство. Судя по всему, наша микробиота обладает поистине поразительной способностью приспосабливаться к тому, чем мы питаемся. Иногда это к добру, а иногда и к худу. Тем больше причин задумываться о наших микробах, когда мы решаем, что бы такое съесть в следующий раз.
Однако прежде чем мы возьмемся за вилки и ножи, чтобы погрузиться в удивительный мир еды, питающей наших микробов, давайте для начала узнаем чуть больше о самих наших маленьких, но таких важных партнерах, которые считают нас своим домом и отвечают за наше здоровье.
Глава вторая. Что у кишечника внутри
Большинство из нас всю жизнь живет в полной уверенности, что они неповторимые существа с уникальными, присущими только им чертами. Независимо от того, осознаем мы это или нет, в каждом из нас живут еще сотни видов, для которых наше тело – родной дом. В одном только кишечнике их насчитывается от ста до двухсот видов. И каждый из нас в любой момент носит в себе порядка 40 триллионов дружественных микроорганизмов – это примерно в 6000 раз больше, чем людей на планете. То есть наше тело – довольно густонаселенное место с динамичной внутренней жизнью.
Как правило, эти микробы существенно меньше размером, чем человеческие клетки. Все вместе они весят от силы несколько фунтов, и большая их часть скучена в толстом кишечнике. При том, что они очень малы, они в то же время необычайно деятельны. В основном каждый микроб занят созданием клеточных стенок и выработкой ферментов – одним словом, трудится не покладая рук, как микроскопический персонаж очаровательных комиксов Ричарда Скарри. И несмотря на малые размеры, в совокупности эти микробы обладают колоссальной активностью и столь же колоссальным потенциалом.
Как правило, говоря о микробиоте, или микробиоме, мы подразумеваем микробное сообщество, обитающее в нашем пищеварительном тракте, главным образом в толстой кишке. Но у человека есть и другие микробиоты – на коже, во рту, в носу и на прочих участках его тела. Каждый из этих участков отличается собственной очень интересной экологией, поэтому любой отдельно взятый биом имеет совершенно разную среду обитания. Едва ли мы ожидаем встретить одни и те же растения и одних и тех же животных в Атакаме, одной из самых засушливых пустынь мира, и во влажных тропических лесах Амазонии. Точно так же кожу наших плеч и подмышечные впадины населяют разные популяции микробов. Даже на правой и левой руках у нас живут разные микробные сообщества. Для кого-то наше тело – щедрые джунгли, а для кого-то – голая пустыня.
Прежде чем мы начнем разбирать, какое значение имеют микробы для нашего кишечника и нашего здоровья, будет полезно получить общее представление о том, как устроен и как работает наш пищеварительный тракт. Давайте же начнем с еды.
История съеденной нами пищи – с того самого момента, как последний кусочек покидает кончик вилки, чтобы оказаться у нас во рту, – исполнена приключений, достойных страниц авантюрного романа. Расстояние около девяти метров она преодолевает за десятки часов и претерпевает удивительные превращения. На всем пути ее продвижения пищеварительный тракт активно взаимодействует со всем остальным телом посредством нервов, нейромедиаторов, гормонов и иммунной системы. Развитию сюжета способствует искуснейшая работа мышц, под действием которых пища продвигается, сдавливается, перемешивается и перемещается в направлении своего исхода.
Хотя мы и считаем пищеварительный тракт внутренней (и очень личной) частью нашего организма, на самом деле он представляет собой самый открытый канал нашего сообщения с внешним миром. По сути, это трубка, по которой ежедневно проходит масса чужеродного материала, – хочется надеяться, что съедобного. Подобно второй коже, этот тракт обладает большой поглощающей способностью, позволяя нам извлекать из пищи необходимые питательные вещества. На страже его порядка и здоровья стоит бдительная иммунная система, готовясь атаковать каждый потенциально вредоносный элемент, способный проникнуть сюда за те пятьдесят с лишним часов, которые требуются съеденному обеду, чтобы завершить свое путешествие и покинуть наш гостеприимный организм.
Начинается все с кусочка пищи. Допустим, с ложки картофельного салата. Когда салат попадает в рот, нам ничего не остается, как начать интенсивно его пережевывать, и он тут же подвергается воздействию ферментов, которые, разрушая химические связи, позволяют измельчить еду до еще более крохотных частиц[28]. Затем пища проглатывается и попадает в пищевод. Спустившись по нему, она натыкается на запертую дверь – сфинктер, который открывается и позволяет пищевому комку – так теперь называется проглоченная порция нашего салата – попасть в наполненный кислым соком желудок. Пропустив пищевой комок, сфинктер тут же закрывается, чтобы не дать кислоте обжечь нежную слизистую пищевода. (Если кислота все-таки попадает в пищевод – по причинам, которые могут быть связаны и с вашими микробами, – мы получаем такую неприятную вещь, как кислый рефлюкс.)
Желудок – среда очень суровая: рН здесь опускается до 2,5. И в целом обстановка напоминает мешок с постоянно взбалтываемым и пенящимся горячим уксусом. Большая часть пищи разрушается вследствие механических сокращений и под воздействием едкого желудочного сока[29], который химически разъедает связи, еще недавно удерживавшие пищевой комок. Через три-пять часов то, что некогда было картофельным салатом – а теперь превратилось в химус, – покидает неспокойную среду желудка и поступает в ленивый ручеек кишечника. В тонком кишечнике к работе подключаются другие пищеварительные соки, активно принимающиеся за дальнейшее расщепление оставшихся частиц пищи, и большая часть питательных веществ всасывается в кровь. Протиснувшись через этот извилистый отрезок длиной в шесть с лишним метров и подвергнувшись перевариванию и всасыванию, то, что осталось от картофельного салата, переходит в виде однородной кашицы в толстый кишечник. Здесь эта кашица проводит последние часы в нашем теле, где из нее вытягивается остаток влаги, а затем все лишнее идет на выброс. Но это далеко не конец драмы, как мы полагали раньше.
Теперь за дело принимаются микробы. Пищеварительный тракт населен ими по всей длине, от начала и до конца. Несмотря на неблагоприятную кислую среду, живые организмы все же встречаются в желудке – например, иногда полезная, а иногда вредоносная бактерия Helicobacter pylori. Чуть больше микробов появляется в тонком кишечнике[30], но, как мы уже знаем, основная их часть обитает в толстой кишке.
Наш густонаселенный толстый кишечник – последний шанс вытянуть из пищи (с помощью микробов) все, что осталось в ней полезного. Большую часть существования нашего вида такая возможность была крайне важной, учитывая скудость пищи. Многие из микробов – обитателей нашего толстого кишечника снабжают нас дополнительными ценными витаминами, например витамином K, и улучшают всасывание некоторых микро– и макроэлементов, например кальция. В зависимости от состава нашей микробиоты бактерии могут извлекать из съедаемой нами пищи дополнительные 15 % калорий. Лабораторные мыши, выращенные в безмикробной среде, потребляли больше пищи и набирали меньший вес, чем мыши с нормальной микробиотой. Если же таких мышей заселяли микробами, они быстро достигали нормального веса, хотя ели при этом меньше. Согласитесь, это немалое преимущество, если вам приходится добывать пищу в природе. Возможно, сейчас вы подумаете, что хорошо бы избавиться от этих мелких негодников (подумать только, сколько лишнего картофельного салата можно было бы тогда есть!). Но, как мы увидим дальше, избавление от этих микробов ни к чему хорошему не приводит.