виноваты сами исследователи. Во время обычной бронхоскопии специалистам положено очищать дыхательные проходы – эта процедура позволяет врачам увидеть состояние воздухоносных путей и легких. Чтобы очистить дыхательные проходы, специалисты орошают поверхность бронхов физраствором, особенно те области, которые невозможно увидеть, а затем собирают клетки, которые смылись с поверхности тканей, и исследуют их под микроскопом. Проблема заключается в том, что в эти смывы попадают загрязнения из ротовой полости, поскольку трубку для проведения процедуры заводят через рот в дыхательные пути, и в результате возникает контаминация микробов из ротовой полости.
Кроме того, ученым не удавалось вырастить микробов из легких для изучения посредством традиционных лабораторных методов, например в чашках с агаровой средой – чашке Петри с агаром, который создает среду для роста – и питательными веществами, которые способствуют росту микроорганизмов. Но появление технологий, не зависящих от бакпосева, например секвенирование ДНК, позволило наконец обнаружить микробные следы глубоко внутри легких. Как часто бывает, это революционное открытие не было принято сразу. Некоторые ученые продолжали отстаивать мнение, что обнаруженный микробиом – это всего лишь контаминации из верхних дыхательных путей, которые попали туда из-за механических процедур. Доктор Хогг объясняет, что контаминация из ротовой полости остается довольно спорным аргументом и создает определенные сложности. Чтобы избежать контаминации, он обычно замораживает легкие трупа, прежде чем приступать к их изучению. Усовершенствованные техники взятия образцов и отличие микробного состава образцов от композиции ротовой полости в последнее время смогли развеять существовавшие в научной среде сомнения. Однако ситуация все еще далека от идеала. Как шутит доктор Хогг, патологоанатомы превратились в натуральных гончих, которые в поисках тканей и разнообразных образцов из легких рыщут по больницам в надежде изучить и понять ситуацию в дыхательной системе.
Наличие микробиома легких сегодня признают многие специалисты и исследователи, но все же для полной уверенности необходимы новые научные исследования. «Многие сегодня только говорят, но ничего не делают», – сообщает доктор Хогг. Нам все еще не удалось вырастить этих микробов в лаборатории, поэтому до сих пор сохраняется некоторая неопределенность относительно концепции «микробиома легких». Наличие ДНК микробов еще не говорит о наличии живых микробов. Предполагаемая численность микробов невероятно мала по сравнению с микробным населением других частей тела: она в тысячу раз меньше, чем во рту, и в миллион раз меньше, чем в кишечнике. Если посчитать, получается 2 тыс. бактерий на один квадратный сантиметр легких (может показаться, что это много, но с позиции микробов это очень мало). Итак, со всей определенностью мы можем сказать только то, что в легких, вполне вероятно, обитает небольшая группа микробов! Это расплывчатое заявление все же заставляет заново обдумать ситуацию микробиома легких, которая должна быть учтена при медицинских исследованиях и заботе о здоровье.
Кроме оси кишечник-мозг существует подобная ей ось кишечник-легкие, тесно связанная с иммунной системой организма. Исследования в лаборатории Бретта показали, что некоторые микробы кишечника, приобретенные в раннем возрасте, определяют риск развития астмы в старшем возрасте. Это открытие подтвердили результаты нескольких других исследований. Вероятно, сформировавшийся в ранний период жизни микробиом влияет на развитие иммунной системы, что делает человека более или менее восприимчивым к развитию астмы. Кроме сформировавшегося микробиома, который влияет на легкие через иммунную систему, по данным последних исследований, также на дыхательные пути воздействуют пробиотики при приеме их внутрь. При попадании в ЖКТ некоторые лактобактерии, как и другие микробы, способны модулировать воспалительные процессы в легких через ось кишечник-легкие. Например, Lactobacillus reuteri и Lactobacillus plantarum помогают снять аллергические воспалительные реакции дыхательных путей, а Lactobacillus casei способствует излечиванию бактериальной и вирусной пневмонии у мышей.
Постепенное знакомство ученых с микробными обитателями легких приводит к тому, что мы начинаем осознавать их роль в здоровом функционировании органов дыхания. Мы видим, какими путями микробы прокладывают себе дорогу в легкие: верхние и нижние дыхательные органы схожи друг с другом, поэтому вполне вероятно, что микробы в нижних дыхательных путях посеялись из микрочастиц, которые проникли туда из верхних дыхательных путей посредством вдыхания и рефлюкса (обратного заброса). Микробы нижних дыхательных путей насчитывают, как минимум, 140 различных семейств, похожих друг на друга, в том числе и несколько видов аэробных бактерий (микробы, которые живут в присутствии кислорода, что и понятно – ведь они обитают в легких), аэротолерантные микробы, которые не пользуются кислородом, но могут защититься от опасных кислородных молекул, и анаэробные бактерии – они не могут жить на воздухе, поэтому прячутся глубоко в тканях и других защищенных от кислорода местах. Мы знаем совсем не много о деятельности микробов нижних дыхательных путей, но нам известно, что они препятствуют размножению патогенов, которые на вдохе попадают в легкие, выделяя антибактериальные вещества. Они также способствуют иммунному ответу слизи в дыхательных путях, а значит, помогают контролировать распространение инфекций и защищают от различных опасностей, с которыми мы вынуждены контактировать ежедневно.
От чего конкретно защищают нас микробы? Учитывая, что легкие постоянно подвергаются воздействию содержащихся в воздухе частиц, микробиота легких взаимодействует со всем, что мы вдыхаем. Попав в легкие, загрязняющие вещества вызывают оксидативный стресс и воспаление, которое способно изменить баланс микробиома. Микробиота, по-видимому, восприимчива к загрязняющим веществам. Например, микробы могут расщеплять загрязняющие вещества или изменять реакцию иммунной системы на их появление. Когда люди оказываются под воздействием дыма лесных пожаров или табака, то у них чаще развивается пневмония из-за Streptococcus pneumoniae (S. pneumoniae, или пневмококков). Кроме очевидных мер безопасности это еще одна причина оставаться в помещении, когда есть опасность надышаться дымом. Здания фильтруют большую часть мелких частиц дыма, поэтому мы и наш микробиом можем дышать относительно чистым воздухом.
Антибактериальные лекарственные препараты изменяют легочный микробиом, как и противовоспалительные препараты, а также стероиды. Учитывая наши ограниченные познания о микробиоме легких, пока рано говорить, насколько эти изменения губительны. Но справедливости ради можно сказать, что нарушение нормального состояния микробиома во всех остальных частях тела приводит к губительным изменениям в той или иной степени. Пройдет немного времени, и мы узнаем, почему отказ от антибиотиков способствует улучшению функций легких. Кроме того, ученые выяснили, что микробиота легких изменяется при хронических неспецифических заболеваниях легких (ХНЗЛ), астме и кистозном фиброзе. Пока не известно, являются ли эти изменения следствием заболеваний или их причиной, но с помощью этой информации ученые ищут новые методы укрепления здоровья легких в старости. Они хотят определить, какие действия усугубляют состояние легких, и составить соответствующие рекомендации.
По данным нескольких исследований, курение вызывает изменения в микробиоме ротовой полости и верхних дыхательных путей, но не влияет на микробный состав нижних дыхательных путей. Как мы уже обсуждали в предыдущей главе, у курильщиков в ротовой полости мало полезных микробов и много патогенных. Возможно, это приводит к неспособности противостоять пневмококкам и высокой степени риска развития респираторных инфекций. В теории курение разрушает нормальную микробиоту, и она теряет способность защищать нас от патогенов. Курение оказывает негативное воздействие на иммунную систему и разрушает защитную стену в дыхательных путях. В результате курильщики чаще болеют инфекционными заболеваниями. Но надежда есть: если отказаться от курения, то микробиота может восстановиться до нормального, здорового состояния.
Ученых приводят в замешательство изменения в микробиоте кишечника, которые влечет за собой курение. У курильщиков снижена относительная разница в численности Firmicutes к Bacteroidetes в кишечнике (это состояние не является нормой – подробнее об этих важных кишечных бактериях читайте в главе 7). Кроме того, у них ограничена численность противовоспалительных бифидобактерий. В кишечнике курильщиков скапливается множество патогенных бактерий. Ученые пока не знают, почему курение влияет на микрофлору кишечника. Они предполагают, что изменения в окружающем пространстве и внутри носителя (в курящем человеке) оказывают влияние на иммунную систему и, как следствие, на микробов в кишечнике. Курение относится к факторам риска развития болезни Крона, что подтверждает наличие микробной взаимосвязи. При этом курение самым не понятным образом защищает от развития других воспалительных болезней кишечника, а именно язвенного колита и, что совершенно непонятно, от болезни Паркинсона. Мы не можем с уверенностью ответить, почему это происходит, но ни в коем случае не думайте, что нужно начинать курить в целях профилактики развития этих заболеваний.
ХНЗЛ обозначает группу хронических легочных заболеваний, в числе которых эмфизема и хронический бронхит, осложняющих процесс дыхания. Хотя больше всего внимания в прессе уделяется сердечно-сосудистым, онкологическим заболеваниям и инсультам, ХНЗЛ – очень опасные и часто смертоносные состояния. В 2013 году у 329 млн человек, что составляет 5 % мирового населения, обнаружили ХНЗЛ. Заболевания этой группы становятся причиной 2,9 млн смертей ежегодно, при этом 90 % случаев приходится на развивающиеся страны. Эти цифры поражают: от ВИЧ, туберкулеза и малярии умирают в год столько же людей, сколько от ХНЗЛ. В Соединенных Штатах Америки они на третьем месте в списке самых опасных заболеваний. ХНЗЛ поражает более 11 млн американцев, а по данным Американской ассоциации легочных заболеваний, с болезнью живут и не подозревают о ней еще 24 млн человек. Болезнь может привести к длительному периоду ограниченной подвижности и даже летальному исходу, если не начать своевременное лечение.