Ученые официально приступили к изучению того, как микробиом участвует в развитии остеопороза у «стерильных» животных. Полученные ими данные о плотности и массе костей неоднозначны и не позволяют сделать конкретных выводов. Некоторые исследования показали, что у определенной породы стерильных мышей (C57B1/6) были более высокие показатели объема кости, чем у обычных мышей. Когда исследователи подвергали стерильных мышей воздействию микробов, плотность их костей снижалась до уровня обычных мышей. Исследования с другим выводком стерильных мышей (BALB/c) обнаружили обратное: у этих мышей были слабые кости. Длительная колонизация микробами некоторых стерильных мышей привела к увеличению костной массы и обновлению кости. Эти противоречивые результаты можно объяснить различием выводков, пола и возраста животных.
Что не менее важно, исследователи сравнили уровни гормонов и костную массу у обычных мышей и стерильных животных. Используя гормон лейпролид для истощения эстрогена у модели-мыши, они обнаружили, что такие стерильные мыши не продуцируют воспалительные цитокины, связанные с образованием остеокластов и потерей костной массы. После изучения мышей в течение первых четырех недель исследователи заселили стерильных мышей микробами. Им удалось наблюдать удивительные результаты: стерильные мыши были надежно защищены от истощения плотности костей, связанной с потерей эстрогена, но у обычных животных наблюдалась повышенная потеря костной ткани, аналогичная состояниям, наблюдаемым у женщин в постменопаузе.
Несколько исследований на людях показали, что микробиом может оказывать большое влияние на ремоделирование кости (естественные процессы остеобластов и остеокластов) и костную массу. В небольшом исследовании из 18 человек участвовали шесть пациентов с остеопорозом, шесть – с остеопенией и шесть – без потери костной массы (нормальные контрольные субъекты). Исследователи обнаружили значительные различия в составе микробиома в каждой группе и могли отличать нормальных контрольных субъектов от людей, страдающих потерей костной массы, только по степени разнообразия микробиомов. Удивительно, но именно у контрольных субъектов обнаружилось самое низкое разнообразие микробов. Когда Джессика увидела эти результаты, она предполагала, что у людей без остеопороза должен быть более разнообразный микробиом. В большинстве случаев, которые мы рассматриваем в этой книге, большее разнообразие, как правило, говорит о здоровье, но это исследование, как и в случае с вагинальным микробиомом, обнаружило обратное. Мы в очередной раз убеждаемся, как много нам еще нужно узнать о сложных отношениях между микробами и болезнями и насколько сильно нам нужны дополнительные исследования, чтобы понять результаты уже состоявшихся исследований. Ученые также обнаружили несколько различных микробных родов у нормальной контрольной группы и группы с остеопорозом.
Почему возникли эти непредсказуемые результаты? Существует несколько различных способов влияния микробиома на плотность и массу кости. Воспаление вызывает образование воспалительных цитокинов, причем некоторые из них запускают выработку остеокластов, разрушающих кости. Мы знаем, что у женщин в менопаузе и у пациентов с ВЗК, а также у людей преклонного возраста уровень воспалительных цитокинов выше из-за микробной активности, которая может дополнительно активировать остеокласты.
Абсорбция кальция является еще одним фактором, который обусловливает плотность костей, и несколько исследований нашли подтверждение того, что микробиом участвует в процессе усвоения этого микроэлемента. Когда микробиота расщепляет пищевые волокна, полученные из пищи, и производит КЦЖК, в кишечнике понижается уровень рН. Низкий уровень рН способствует абсорбции кальция клетками тела. КЦКЖ, особенно бутират, могут модулировать сигнальные пути в кишечнике, что приводит к усилению абсорбции кальция и отражается на плотности костей.
Некоторые из лучших доказательств того, что микробиом влияет на плотность кости, получены в экспериментах с пробиотиками и пребиотиками. Несколько исследований на мышах показывают, что модуляция кишечного микробиома пробиотиками (главным образом, лактобациллами) увеличивает костную массу и может предотвратить потерю костной ткани, опосредованную эстрогенами. Существуют также данные об исследованиях на людях. В исследовании пробиотика Lactobacillus reuteri ученые обнаружили, что он повышает уровень витамина D в крови, который способствует усвоению кальция и укрепляет здоровье костей. Кроме того, состоялось крупное исследование при участии 417 пожилых пациентов со сломанными руками. Некоторым из них исследователи дали пробиотик Lactobacillus casei. Они обнаружили, что переломы заживают быстрее у тех, кто получил пробиотик, чем у тех, кто его не принимал. Также было показано, что у женщин с остеопенией, которые получали пробиотическую смесь из шести микробов в течение шести месяцев, наблюдалось снижение концентрации воспалительного цитокина TNF-альфа. У них увеличились маркеры формирования кости, но исследователи не заметили никакого влияния на плотность костей в течение этого короткого периода времени.
Результаты этих исследований приводят нас в новую область удивительных открытий. Несмотря на то, что нам еще только предстоит получить убедительные данные о связи между микробиомом и плотностью костей, такие профилактические меры, как прием пробиотиков, увеличение разнообразия микроорганизмов с помощью продуктов питания и, конечно же, продуктов с большим содержанием кальция, необходимы для снижения риска остеопороза и улучшения состояния здоровья.
Наряду с остеопенией и остеопорозом потеря мышечной массы, называемая саркопенией, играет важную роль в развитии немощности. Диагноз относится к общей деградации мышц, которая включает потерю мышечной массы и силы. Это состояние приводит к инвалидности, повышает риск падения и в конечном итоге повышает риск гибели. Саркопения обычно усиливается в возрасте 70 пяти лет, хотя она может с разной интенсивностью выражаться в период от 65 до 80, что усугубляет состояние немощности. Саркопения объясняется несколькими факторами, среди которых сокращение числа нервных клеток, связанных с мышцами, гормональные изменения (гормоны роста и тестостерон), а также снижение потребления и синтеза белка.
Почему мы вообще теряем мышцы? Мышечная масса достигает пика позже, чем костная масса, в возрасте около 30 лет. С возрастом баланс между ростом и потерей мышечной ткани изменяется, в результате больше мышц теряется, чем синтезируется, что приводит как к снижению мышечной массы, так и к угнетению мышечной функции. Малоподвижные люди могут терять от 3 до 5 % мышечной массы каждые десять лет. Это до 30 % потери мышечной массы в период с 20 до 80 лет! Основной метод лечения саркопении заключается в тренировках с сопротивлением для увеличения мышечной силы и выносливости. Эти тренировки отличаются от кардиоупражнений, хотя они во многом пересекаются. В нескольких исследованиях показаны значительные улучшения состояния уже после двух недель тренировок. Постоянные тренировки помогают предотвратить дальнейшую потерю мышц и возвращают им силу, но не могут полностью остановить болезнь.
Миф. Невозможно нарастить мышцы, питаясь только продуктами растительного происхождения.
Факт. Веганы и вегетарианцы могут поддерживать плотность костей и упругость мышц. Самое главное – получать достаточное количество белка с пищевыми добавками и/или пищей (например, нужно есть орехи, бобовые, чечевицу, листовые овощи, растительное молоко, крестоцветные овощи, семена).
Связи между саркопенией и микробиомом только начинают проявляться. У мыши-модели с лейкемией, которая характеризуется атрофией мышц, обнаружилась корреляция с изменениями в микробиоме кишечника, связанная с уменьшением количества Lactobacillus. При обратном введении определенных видов лактобактерий мышечная атрофия у модели снижалась. Микробиомные исследования также проводились на стареющих крысах (которые, как и люди, подвержены саркопении). Сравнивая микробиом кишечника с физиологией мышц, исследователи обнаружили специфические возрастные изменения в микробиоме, которые коррелировали с физиологическим снижением скелетно-мышечной функции.
Мы с осторожностью относимся к этому результату, потому что с возрастом наблюдается общее изменение микробиома кишечника, как мы видели в главе 7. Вызывает ли новый микробиом скелетно-мышечные изменения или просто коррелирует с ними, это еще предстоит выяснить.
Еще не проводились эксперименты при участии людей, которые бы непосредственно исследовали влияние микробиома на саркопению. Однако одно исследование утверждает, что их взаимодействие может определять диета. В рамках исследования близнецов TwinsUK ученые попросили 2750 женщин в возрасте от 18 до 79 лет соблюдать средиземноморскую диету. Затем их классифицировали по степени добросовестности соблюдения диеты. Результаты отражают прямую положительную корреляцию между ростом мышечной массы и силы и добросовестностью в соблюдении диеты. Интересно, что обнаружилась обратная корреляция между потреблением мяса и мышечной силой. Другими словами, те, кто ел больше мяса, обладали меньшей мышечной силой (что еще больше опровергает распространенный миф о том, что на растительной диете нельзя наращивать мышцы). Диета сильнее сказывалась на женщинах старше 50 лет, и в том же возрасте наблюдается появление признаков саркопении. Это первое исследование саркопении, в котором рассматривалось питание в разных возрастных группах, а не только среди пожилых людей. Его результаты предполагают, что наше отношение к микробиому на протяжении всей жизни может влиять на здоровье в старости.
Миф. Если вы не выкладываетесь на тренировках до появления пота, то, значит, занимаетесь недостаточно усердно.
Факт. Пот не всегда является признаком большой нагрузки – с помощью пота тело всего лишь охлаждает само себя. Лучше всего степень воздействия кардиотренировок отражает сердечный ритм. Тренировки с весом не всегда вызывают потоотделение, все зависит от вида упражнений, способности тела выделять пот и температуры воздуха.