Пенсия мечты – это очень долгие, роскошные экзотические путешествия. Необремененные работой и заботой о родственниках пенсионеры наконец могут найти время на новые впечатления и познание окружающего мира. В Канаде основной род деятельности пенсионеров называют «полет перелетных птиц», потому что они с удовольствием покидают свои занесенные снегом дома и проводят зимы на теплых пляжах, а возвращаются только с приходом весны. Однако путешествия на дальние расстояния связаны с сильным дискомфортом при смене часовых поясов, или джетлагом. Затуманенность сознания, недостаток энергии, депривация сна, частое употребление вредной пищи, усиление аппетита… Да вы знаете, как это обычно бывает! Первые несколько дней достаточно тяжело наслаждаться долгожданным пляжем. Человек может даже неожиданно заснуть днем на море и проснуться с сильными ожогами, которые еще долго будут напоминать о путешествии. Джетлаг и нарушение биологических часов внутри организма, также называемых циркадными ритмами, не ограничивается только этими неприятными симптомами, но в дальнейшем вызывает ожирение, диабет и рак. Как мы убедимся позже, у всех этих заболеваний есть связь с микробами. За последние два года ученые смогли убедиться в наличии сильной связи между микробиомом и джетлагом, а также другими нарушениями внутреннего распорядка организма, и связь эта часто проявляется самыми неожиданными способами.
Циркадные ритмы находятся под контролем гипоталамуса – области мозга, которая испытывает на себе воздействие света и других факторов для контроля сна, аппетита и остальных ежедневных ритуалов. Однако нам известно, что другие части тела тоже имеют собственные молекулярные часы, которые синхронизуются с часами мозга. Например, есть часы, которые «будят» печень и кишечник, когда нужно переваривать пищу в течение дня, и замедляют их работу, пока мы спим. В 2014 году ученые обнаружили, что микробиота кишечника обладает собственным циркадным ритмом. Ученые произвели генетические мутации в некоторых молекулярных часовых генах мышей, которые нарушали ритмические колебания жизни микробиоты. Они обнаружили, что внутренние часы организма руководят жизнью микробиоты, так как почти у 15 % штаммов микробов наблюдались изменения циклических ритмов. Ученые даже смогли обнаружить характерные «суточные» микробные штаммы. Изменения можно было предотвратить с помощью регулярного кормления, то есть мыши возвращались к нормальным суточным биологическим ритмам благодаря регулярным приемам пищи в строго определенное время – подобным способом и люди преодолевают джетлаг после путешествия. При нерегулярном кормлении основные часы в мозге мышей выпадали из ритма всех остальных часов, в том числе кишечника, которые «будят» его для переваривания пищи и останавливают работу во время сна. Результаты исследования подтвердили то, что мы подозревали и прежде: нарушение работы биологических часов плохо влияет на различные биологические процессы, в том числе на пищеварение и жизнь микробиоты.
Изменения в метаболической активности – нашем способе перерабатывать молекулы в энергию – могут привести к ожирению и диабету. Например, ученые ввели образец экскрементов мышей с джетлагом или людей (выпускников, которые вынуждены перемещаться по миру ради посещения научных конференций) мышам, у которых нет своего микробиома. Если вам интересно, как мыши смогли заработать джетлаг, то знайте, что они не летали по всему свету – достаточным оказалось лишь на трое суток сместить время освещения мышиного вольера на восемь часов, а затем снова вернуться к первоначальному режиму. Ученые обнаружили, что метаболические симптомы джетлага (то есть сильное желание питаться углеводами и фастфудом), связанные с развитием ожирения и диабета, проявились у мышей после переноса микробов. Введение фекалий от мышей с джетлагом настолько повлияло на метаболизм здоровых мышей, что они стали сильнее подвержены развитию диабета и ожирения. Кроме того, ученые выяснили, что кормление мышей жирным кормом разрушительным образом сказывалось на их циркадных ритмах (а также на микробиоте и обхвате талии). В ходе других экспериментов над мышами выяснилось, что особи женского пола сильнее подвержены изменениям в микробиоте, вызванными джетлагом, чем мужские особи; что алкоголь усугубляет эти изменения у обоих полов и что даже кишечные инфекции стремительнее развиваются из-за нарушений сна и отдыха.
Так как же нам применить эти полезные знания, чтобы следующий трансатлантический перелет прошел замечательно? К сожалению, наука пока только начинает получать ответы на эти вопросы, а исследования пока проводились только при участии лабораторных животных, и их результаты рано переносить на человека. Однако кое-что уже становится очевидным. Жирная пища и алкоголь усугубляют джетлаг. Если питаться по своему обычному расписанию, как дома, и выходить днем под солнечный свет, то вы и ваши микробы сможете быстрее адаптироваться к пляжному сезону. Мы надеемся, что со временем, когда мы узнаем больше об их сложной взаимосвязи, то сможем разработать пробиотик или пребиотик для нормализации сна после перелетов.
Из всех частей тела и органов, которые мы обсуждаем в нашей книге, у мозга можно отметить, пожалуй, самый большой потенциал для будущего. Улучшение качества жизни, благополучие и здоровое старение – все это возможно благодаря науке о микробиоме. Как мы убедились, болезни Альцгеймера, Паркинсона, деменция, тревога, стресс, депрессия и инсульт имеют микробные аспекты. Проведя больше исследований, мы сможем сформировать четкое представление о том, как работает MIND-диета, и разработать более эффективные планы питания для мозга. Пока новые технологии находятся на стадии тестирования, мы можем рассчитывать на скорое появление методов диагностики микробиоты кишечника с целью заблаговременного и точного определения риска развития когнитивных заболеваний. С новым поколением пробиотиков – научно разработанных «коктейлей» из полезных микробов – мы вправе предвкушать пользу от лечения микробами, «изменяющими сознание», которые способны контролировать или устранять депрессию и другие негативные психические состояния.
Возможно, у нас вскоре появятся лекарства, которые будут поражать микробные энзимы и предотвращать инсульты и сердечно-сосудистые заболевания, или пробиотики, которые смогут восстанавливать колонии полезных микроорганизмов после лечения антибиотиками и инсультов. Принимая во внимание все сказанное выше, мы надеемся, что вскоре сможем управлять своими микробами и направлять их на борьбу со снижением когнитивных способностей, а также с их помощью сможем победить самые большие опасности старения.
• Тренировка для мозга. Мозг не отличается от других частей тела – ему тоже нужны тренировки, чтобы оставаться здоровым. Физические упражнения заставляют сердце качать кровь, что приводит к усиленному притоку крови к головному мозгу. В результате мозг лучше выполняет свои функции и у него появляется защита от болезни Альцгеймера и деменции. Физические упражнения снимают стресс и улучшают настроение (и у микробов тоже).
• Замените стейк на брюкву. Диета с повышенным содержанием пищевых волокон снижает риск развития инсульта, а употребление красного мяса этот риск усугубляет. Продукты, богатые пищевыми волокнами, полезны для мозга и микробов кишечника. К ним относятся цельнозерновые продукты, фрукты, в том числе и тропические, ягоды, орехи, овощи – зеленые листовые и корнеплоды, бобовые, семена.
• Настройте биологические часы
• Сон необходим для здоровья мозга, и, безусловно, для здоровья микробиоты. Недостаток регулярного, полноценного сна (как во время джетлага) вызывает проблемы с памятью, мышлением и настроением.
• Пейте по утрам кофе. Кофе не только помогает предотвратить запоры и нормализовать стул, но и защищает от развития болезней Паркинсона и Альцгеймера.
Глава 4. Здоровая улыбка, здоровое тело: микробиом ротовой полости
Когда в 1683 году Антони Ван Левенгук изобрел микроскоп, он провел исторически значимое наблюдение и заметил, что у него во рту обитает больше «анималькулей» (то есть бактерий), чем людей на просторах его родных Нидерландов. Человечество впервые бросило взгляд на мир микробов и, преисполнившись удивления, осознало, что во рту у человека полно живых организмов. Как и в случае со многими великими исследователями и новаторами, сперва в открытие «сумасшедшего голландца», как его тогда прозвали, никто не поверил. Чтобы убедить мир в своей правоте, ему потребовалось отправить десятки писем в Лондонское королевское общество с подробным описанием микробов. Когда другие люди смогли заглянуть в микроскоп Ван Левенгука, его открытие подтвердилось и родилась наука микробиология.
Ротовая полость – все содержимое рта от губ, зубов и десен до твердого нёба и языка – в состоянии нормы заполнена миллионами микробов. Ежедневно мы проглатываем миллиарды бактерий вместе со слюной. Естественная среда ротовой полости пышно цветет бактериями, потому что они постоянно получают жидкость, питательные вещества и содержатся при подходящей для них температуре. Как и люди, микробы вынуждены сражаться за свое благополучие и выживание, поэтому они прикрепляются к языку, внутренней поверхности щек, зубам и деснам, чтобы их не смыло при глотательных движениях. Мы побеседовали с доктором Ричардом Элленом, ныне пенсионером, бывшим профессором факультета стоматологии в Торонтском университете. Эллен является признанным авторитетом в области микробной экологии ротовой полости. Он сказал нам: «Никто не пользовался термином «микробиом» в 1970-х, когда я начинал свою карьеру». После получения диплома стоматолога он стал научным сотрудником Гарвардского университета и Стоматологического центра Форсайта, где познакомился с энергичным микробным экологом, доктором Рональдом Гиббонсом.
Гиббонса интересовал принцип закрепления бактерий на поверхностях ротовой полости, а также вопрос о том, является ли этот механизм общим для распределения болезнетворных бактерий во всем организме. Он отправил Эллена в библиотеку, чтобы тот отыскал побольше информации о потенциале закрепления бактерий при ангине. С этого момента началось их плодотворное сотрудничество, которое привлекло внимание многих микробиологов. Позже Эллен вложил свой опыт в изучение микробной экологии в периодонтологии – разделе стоматологии, который изучает поддерживающие структуры зубов, такие как десны, а также поражающие их заболевания. По соседству с кабинетом Гиббонса располагалась лаборатория доктора Зигмунда Сокранского, который использовал самые современные методы того времени для описания бактериальных популяций на разных поверхностях ротовой полости. «Процесс заключался в отборе отдельных бактериальных колоний, которые росли в питательной среде, и проведении трудоемких биохимических анализов для определения тех, кто сможет выжить в лабораторных условиях, – объясняет доктор Эллен. – Работа помогла нам изучить огромное количество микроорганизмов, которые живут на языке, щеках, зубах и в слюне, но она также сильно препятствовала осознанию их разнообразия, потому что большинство резидентных бактерий невозможно было культивировать таким способом». Эта отрасль науки с тех пор шагнула далеко вперед. Доктор Эллен вспоминает: «Я чувствую себя настоящей древно