Итак, сегодня попытаемся кратко ответить на основные вопросы по теме микробиома человека.
Все знают, что у нас есть микробы – как снаружи, так и внутри. Они поселились миллионы лет назад и будут жить всегда, пока живо человечество. Мы боимся микробов, ведь они вызывают болезни, и думаем, что их надо убивать.
Однако это не так. Полезных микробов в тысячи раз больше! Надо не убивать всех подряд, а правильно ставить диагноз и применять антибиотики точечно, щадящим образом, и только в крайних случаях.
Микробы не живут по отдельности. Они существуют сообществами. И бактерии, и вирусы, и грибы, и их враги простейшие нужны друг другу, помогают друг другу выжить, и человек для них одновременно и дом, и живой член сообщества. Они без него не могут жить, как и он без них.
Микробы живут не только в кишечнике, они есть и на коже, и во рту, и в легких, и в мочеполовой системе. При этом их состав, во всех этих местах различный, так же, как микробы в природе разные в поле, в лесу, в болоте.
Еще боле важное понятие. Все клетки человека имеют одни и те же хромосомы, доставшиеся от родителей, и как следствие – набор одинаковых генов. Гены определяют синтез нужных для человека белков и ферментов. На этом строится его жизнь. Все микробы, живущие на человеке, делятся на штаммы, это сотни тысяч живых существ, и каждый имеет набор своих генов, и каждый ген отвечает за синтез нужных именно данному штамму веществ, метаболитов, энзимов, белков, информационных молекул.
Теперь самая важная идея. Человек эволюционно сохраняет и поддерживает только те микроорганизмы, метаболитами которых он может пользоваться. Ученым некоторые из них уже известны – это витамины, короткоцепочечные жирные кислоты, антимикробные пептиды, гормоны и др.
Хотя человек в тысячи раз сложнее микроба и имеет больше потребностей в разных метаболитах, у него сравнительно мало генов. Поэтому он пользуется генами микробов, у которых их в сотни тысяч раз больше, чем у самого человека.
Когда меня спрашивают, что такое микробиом человека, я говорю: это не просто масса микробов, а разнообразие генов всех живых существ, населяющих человека. Ученые сейчас изучают одновременно как код всех ДНК человека, так и коды ДНК населяющих его микробов.
Сведения о микробном сообществе человека удобнее всего получить в результате изучения уникальных участков в области кодирования рибосомной РНК бактерий либо посредством биоинформатического анализа всего комплекса генов в образце (метагенома). Ученые изучили все хромосомы человека, но точно так же изучать миллионы хромосом разных микробов нет смысла, да и возможности, информации достаточно, если изучить рибосомную РНК.
В чем же кардинально поменялись представления о микробиоме? Раньше ученые выращивали бактерии в пробирке и изучали только то, что видно в микроскоп. Сейчас секвенирование их генов позволило увидеть и начать познавать живые существа на теле человека числом, исчисляющимся миллиардами.
Итак, суммируем важнейшие понятия о микробиоме:
полезных микробов у человека больше, чем вредных,
все они живут сообществами,
они обитают в разных участках тела,
все микробы имеют огромное разнообразие генов,
они выделяют метаболиты, в которых нуждается человек,
микробы защищают человека, а человек кормит своих микробов.
Ученые секвенируют и ДНК человека, и ДНК микробов с целью научиться всем этим управлять, но пока до этого еще далеко. Мозг человека не способен объять всю полученную информацию, и человек поручил эту задачу компьютерам, сотням суперкомпьютеров в разных странах. А компьютерам следует не только доверять, но и их проверять. Что мы с тобой, внук, регулярно и будем делать.
В чем же кардинально поменялись представления ученых о микробиоме? (Потерпите или пропускайте латинские названия микробов.) К настоящему времени понятно, что основная масса бактерий, живущих, например, в кишечнике человека, относится к двум видам (правильнее – таксонам) – фирмикутам (Firmicutes) и бактероидам (Bacteroidetes). Тест на их соотношение выбран в качестве одного из наиболее важных показателей состояния кишечной микробиоты. Раньше лаборатория нам давала показатели о лакто- и бифидобактериях, о коли-палочках, выращенных на чашках Петри, но оказалось, что это не информативно и не нужно.
Если копнуть глубже, то можно выяснить, что из фирмикутов наиболее многочисленны бактерии рода клостридий (Clostridium), которых разделяют по строению генома на кластеры (чаще всего обнаруживают кластеры IV и XIV типов). В классе клостридий (Clostridia) выделяют еще два рода – фекалобактерии (Faecalibacterium) и руминококки (Ruminococcus), которые также считаются важным компонентом кишечной микробиоты здорового человека.
В ближайшие годы врачи перестанут назначать анализы на дисбактериоз, а предложат секвенировать микробиом, поэтому я и приучаю внука к новым названиям бактерий, достоверно влияющих на здоровье человека.
Соотношение именно этих родов и классов меняется с возрастом и имеет огромное прогностическое значение для риска заболеваний человека. Это уже доказанный факт. Если я узнаю соотношение этих бактерий у себя, то могу выяснить, сколько мне лет на самом деле, 70 – как по паспорту или 50 – по самочувствию. После 60 лет число фирмикутов снижается до 30 % от общего микробного состава, а бактероидов – возрастает до 70 %, и увеличивается число протеобактерий до 3 %. В результате, нужных метаболитов и витаминов у пожилых людей становится недостаточно.
Если вас интересует потенциальное здоровье, важно определять показатель разнообразия микробиома. Доказано, что чем выше биоразнообразие и в окружающей природе, и на теле человека, тем устойчивее его здоровье. Чем быстрее человек способен восстановить свой индивидуальный микробиом после антибиотиков и неправильного питания, тем ниже риск хронических заболеваний в дальнейшем.
У многих пожилых людей обследования выявляют число бактероидов до 74 %, фирмикутов – всего 3 %, а протеобактерий может быть 23 % от общего микробного числа. И именно у таких людей находят диабет, ожирение, болезнь Альцгеймера, синдром раздраженного кишечника и другие хронические заболевания.
Бактерии нас защищают, они живут колониями в биопленках, окружают себя облаком метаболитов со свойствами антибиотиков и не пускают чужаков в наш организм. Миллионы разнообразных живых существ с водой и пищей попадают в наш организм и прекрасно перевариваются или выводятся, то же происходит с пробиотиками, поэтому все полезные кефирчики с бифидобактериями – это просто пища, а не лекарство.
Микробиота переваривает ту пищу, которую не способны переварить ферменты желудка и кишечника человека. Японцы могут переварить морские водоросли, а европеец нет, потому что мать японца передала ему микробные гены, способные это делать.
Племена в Азии прекрасно едят кузнечиков и других мелких обитателей леса, мы на это не способны. Индусы на берегах Ганга, где хоронят трупы людей и животных, пьют самую грязную воду в мире и не болеют благодаря генам микробиома.
Микробы синтезируют сотни витаминов и других метаболитов, которые человек производить разучился. Особое внимание сейчас уделяют тому факту, что микробиота синтезирует короткоцепочечные жирные кислоты – в частности бутират, который абсолютно необходим для питания кишечного эпителия и как следствие – защищает от хронических заболеваний кишечника.
Самый страшный пример дисбактериоза, возникающего в больнице от длительного применения антибиотиков, – развитие псевдомембранозного колита на фоне внутрибольничного заражения Clostridium difficile. Если микробиом не нарушать, подобные трагедии ни в природе, ни в больнице не встречаются.
Другой пример – размножение Helicobacter pylori в желудке, вызывающее гастрит, язвенную болезнь и рак желудка. Если микробиом не угнетен, то хеликобактер, наоборот, нужен детям, этот микроб формирует у них иммунитет.
Сейчас продвинутые врачи говорят о начале дисбиоза, когда снижается количество бактерий из числа фирмикутов, происходит снижение биологического разнообразия и общего числа микробов и повышение относительного количества протеобактерий и бактероидов, рост количества условно-патогенных бактерий. Врачи по-прежнему лечат таких пациентов длительными курсами пробиотиков, содержащими молочнокислые бактерии (лактобациллы, лактококки и энтерококки). Иногда применяют пробиотики на основе сахаромицетов Bulardii и сенной палочки.
Но от таких препаратов собственный индивидуальный микробиом не восстанавливается, так как пока эти препараты давать, число бактерий, входящих в пробиотики, возрастает и в кишечнике, но после отмены быстро исчезает. Не пускает собственный микробиом, сформированный до трех лет, чужаков в организм. Однако если у человека имелись определенные микробы в детстве, а затем погибли от антибиотиков и он случайно с ними встречается в окружающей среде, то его микробная система их распознает, пускает и подкармливает.
Понятно, что выращенные вне организма на искусственных питательных средах бактерии могут лишь создать условия для восстановления ранее подавленной собственной микробиоты, но не способны восстановить исчезнувшие из микробиоценоза виды или увеличить микробное разнообразие. Чтобы продлить существование вносимых штаммов, вместе с микробами (пробиотиками) надо давать и искусственные среды (пребиотики).
Поэтому я и пришел к выводу: нет смысла использовать для целей профилактики и лечения аптечные препараты, проще убедить пациентов менять образ жизни и питания, кормить не только себя белками, жирами и углеводами, а давать пищу, которой миллионы лет питались наши микробы, еду с большим количеством разнообразных пищевых волокон и безвредных бактерий, типа простокваши, квашеной капусты, живого молодого вина, пива, кваса.