О понятии микробиоты
По словам Дмитрия Алексеева, рассмотрение понятия микробиоты нужно начинать с далеких времен, а точнее, с момента появления первых многоклеточных организмов. Ученые определили, что первым органом был кишечник – причем некоторые существа только из него и состояли. Визуально он представлял собой трубочку с двумя отверстиями – входом и выходом. И некими мышечными соединениями.
И в этом кишечнике с самых первых дней обитали бактерии – микроорганизмы, получавшие энергию для своей жизнедеятельности из питательных веществ, поступавших в «трубочку». Созданная среда обитания была для них идеальна – в кишечнике всегда сохраняется тепло и темнота, постоянно присутствует необходимая еда. Однако выяснилось, что далеко не все виды бактерий могут приспособиться к этим условиям. Поэтому сообщества микробов постепенно эволюционировали – одни исчезали, другие появлялись. Процесс «сортировки» бактерий сопровождался появлением иммунной системы – собственной защиты тела, определяющей пользу и вред от конкретных микроорганизмов. Так сложился конкретный вид микроорганизмов, обитающий в нашем кишечнике по сей день.
Развитие на этом не остановилось – с течением времени эволюция затронула весь организм. Стали появляться новые органы, в том числе, конечности для передвижения тела, и реакция всего тела на свет. То есть, мироощущение. Из которого впоследствии и развился мозг – и сегодня мы считаем его главным органом. Наряду с мозгом образовалась и его связь с другими частями тела посредством кровеносной системы, обеспечивающей перенос питательных веществ из кишечника в другие области организма.
Наблюдая за этими преобразованиями, ученые забыли о важности кишечника, считая все бактерии изученными до конца. Особенности микроорганизмов выявлялись научным путем – с различных участков тела брались мазки, помещались в определенные условия с питательной средой и фиксировались результаты жизнедеятельности микробов.
Однако к концу 20 века появились новые технологии – выявились последовательности цепочек ДНК и возможность быстро и дешево их прочесть. С этого времени облегчился процесс изучения микробов – можно было проанализировать любые клетки и найти отличия в их ДНК.
Так обнаружилось множество видов бактерий, неизвестных науке. При этом новые виды обитают не только в окружающей среде, но и внутри нас. В том числе, в кишечнике. Эти микроорганизмы были названы учеными темной материей – и исследования над ними продолжаются до сих пор.
Основанием для пристального внимания научного сообщества к микробам стало появление кардинально новых заболеваний, одно из которых – ожирение. Выясняя причины данной патологии, ученые вспомнили о бактериях кишечника и провели их анализ. Результаты оказались впечатляющими – микробы в кишечнике у людей с нормальной массой тела абсолютно отличались от микроорганизмов, живущих в теле пациентов, страдающих ожирением.
В ходе анализа проводились эксперименты – брались образцы микробов у обеих групп людей и подсаживались в кишечник животных. При одинаково калорийном питании животные с микробами от людей, склонных к избыточному весу, набирали массу тела гораздо быстрее своих «собратьев», бактерии которых ранее проживали в кишечнике человека с нормальным весом. Это доказывало связь микробиоты с ожирением и другими патологиями, но не позволяло выделить группу кишечных бактерий в отдельный орган.
Поэтому ученые решили определить важность влияния микробов на внутренние процессы в организме посредством выявления их степени распространения. Если говорить в цифрах, то следует упомянуть площадь, охватываемую микроорганизмами. Так, вся внешняя поверхность тела, то есть наша кожа, в среднем образует около двух квадратных метров. В то время как общая площадь всех внутренних оболочек органов и слизистых составляет порядка 400 квадратов. И там, и там проживают определенные бактерии – но, если нашу кожу мы постоянно моем и чистим, то внутренние пространства регулируются только микробами и иммунитетом. Который, в свою очередь, также представлен некими бактериями, несущими определенную пользу для кишечника.
С начала 21 века в мире начали стремительно развиваться заболевания, связанные со сбоями иммунной защиты организма – ожирение, диабет, метаболический синдром. В ходе анализа кишечника больных пациентов выяснилось, что их колонии микробов существенно изменились. И этому есть обоснованное объяснение, подразумевающее серьезные перемены в питании человечества.
В пищевой промышленности стали широко применяться различные добавки – консерванты. Из удобрений в продукты питания проникли пестициды и гербициды. И подобные добавки, поступающие в кишечник вместе с едой, стали фатальными для многих видов полезных микробов. Патологические же микроорганизмы мутировали и приспособились к новому питанию.
Схожее влияние оказали на сообщества бактерий и антибиотики – их открытие считалось когда-то прорывом в медицине. Да, они останавливали и устраняли инфекции, но вместе с ними убивали и полезных микробов. И отсутствие последних негативно отражалось на иммунной системе – без микроорганизмов, поддерживающих баланс защитных сил, иммунитет стал ослабевать.
Именно эта тесная связь микробов внутри кишечника с иммунными реакциями и положила начало существованию понятия микробиоты. Микробиотой ученые обозначили всю совокупность микробов, проживающих в теле человеке, а процессы взаимодействия их с окружением – микробиомом.
О связи питания человека с кишечными микробами
Рассказывая об особенностях питания человека, Дмитрий Алексеев затронул тему влияния на наше здоровье таких составляющих, как пробиотики и пребиотики. Вспоминая процессы эволюции, следует упомянуть первых животных, пищей для которых служили растения. В состав растений, как и других продуктов, входят пищевые волокна, именуемые также полисахаридами. И сами по себе поступающие в кишечник растения на пищевые волокна не распадаются – для этого нужны ферменты, которые образуются именно бактериями.
Питаясь растительными частицами, микробы в кишечнике образуют слой мукозы – специального вещества, наличие которого защищает стенки кишечника и органов от поедания бактериями. При этом каждому виду микробов соответствует свой «рацион», то есть одни и те же бактерии не могут переваривать все варианты поступающей пищи.
Это объясняет активные изменения микробного ДНК в первые 5 лет жизни ребенка – сообщества бактерий сменяются, приспосабливаясь к питанию человека. Вместе с их жизнедеятельностью развивается и иммунная система, тесно взаимодействующая с микробами.
По данным Всемирной Организации Здравоохранения, для поддержания нормального соотношения слоя мукозы и сохранения иммунитета на должном уровне суточное количество употребляемых пищевых волокон должно составлять от 25 грамм. В переводе на продукты это – 5 больших яблок или 5 порций овощей, умещающихся в ладонь человека.
Однако, рассуждая о пользе пищевых волокон, Дмитрий Алексеев упомянул спорный вопрос о ценности сахара. Сахар входит в полисахариды, то есть, в пищевые волокна, но его расщепление также происходит только с помощью ферментов, вырабатываемых полезными бактериями. Следует добавить, что поедание сахара в чистом виде никак не способствует укреплению иммунитета и наращиванию мукозы – чистый сахар служит пищей исключительно для микробов, не несущих пользу кишечнику. То есть, злоупотребление человека сладкими продуктами приводит к активному размножению плохих бактерий и гибели хороших. Соответственно, без полезных бактерий иммунные силы организма станут разрушаться, а атаки вредных микроорганизмов – усиливаться.
Исправить ситуацию поможет возвращение в кишечник полезных микробов или пробиотиков. Логичным их источником может служить тело другого человека, в котором их количество изобилует. Но ученые нашли более простой способ их восполнения – прием готовых пробиотиков, выращенных в специальных биореакторах.
Они выпускаются в нескольких разновидностях. Первый вариант – в виде сухого порошка, помещенного в растворимые капсулы. Человек проглатывает капсулу, она растворяется в кишечнике, высушенные бактерии из порошка активизируются и начинают свою жизнедеятельность. Однако в ходе проведенных экспериментов было установлено, что оживают лишь около 10% всех микроорганизмов, поступающих в капсуле.
Поэтому были разработаны и другие варианты пополнения кишечника колониями полезных бактерий. Это симбиотики, представляющие собой смесь пробиотиков с пищевыми волокнами, и жидкостные растворы живых микробов. Именно последние, по мнению врачей, сулят наибольшую пользу – попадая в кишечник живыми, они активизируются в большом количестве, что быстро отражается на восстановлении иммунитета.
О связи микробов с заболеваниями
В изучении влияния микробов на организм огромное значение имеют результаты проводимых исследований и экспериментов. Так, говоря о поиске причин многих заболеваний, Дмитрий Алексеев упомянул процесс чтения бактериального генома у различных групп людей. Исследование затрагивало определенные местности – анализу подвергались люди с болезнями и полностью здоровые мужчины и женщины.
Однако изучение их ДНК не позволило ученым выделить конкретные виды бактерий, связанные с определенным заболеванием. Дело в том, что микробиоты людей существенно различаются – вне зависимости от их здоровья. Здесь можно провести аналогию с лесом, в котором обитает огромное разнообразие животных и растений. И чем больше это разнообразие, тем быстрее восстанавливается лес от разрушающих факторов – пожаров, наводнений, засухи и других катаклизмов.
Примерно то же происходит и с состоянием кишечника. При изобилии в нем различных микробиологических сообществ уровень здоровья всех систем поддерживается. Но резкое сокращение числа бактерий быстро отражается на функционировании органа, приводя к развитию воспалительных процессов.
Говоря о воспалениях, стоит вспомнить о процессе наращивания мукозы – защитного слоя, покрывающего кишечник изнутри. Он образуется в ходе переваривания микробами пищевых волокон и защищает орган от любых повреждений, в том числе, и от самих бактерий.
Если поступление пищевых волокон в кишечник прекращается, микробам становится нечего есть – и они поедают мукозу. Защитный слой постепенно уменьшается, и агрессивное действие ферментов и микроорганизмов затрагивает стенки кишечника. В этих местах образуются микроскопические порезы, ответной реакцией иммунитета на которые становятся воспаления. Образование большого количества воспалительных очагов несет серьезную угрозу – развиваются опасные заболевания, повышающие риск разрушения стенок кишечника. Так, при болезни Крона в них образуются отверстия, сквозь которые содержимое изливается в брюшную полость человека, вызывая сепсис.
Опасность микротравм заключается еще и в том, что иммунная система, концентрируясь на «проблеме» кишечника, не реагирует на другие патологии. Так как развитие иммунитета берет начало именно от кишечника, этот орган по сей день отличается для него приоритетом. И, борясь с воспалениями стенок кишечника, иммунные силы перестают распознавать другие болезни.
Это было обнаружено в ходе изучения реакции естественных защитных сил организма на иммунотерапию, применяемую при раковых заболеваниях. Ее суть заключается в снятии блока с патологических клеток – и в нормальном состоянии иммунная система обнаруживает и устраняет их в кратчайшие сроки. Но при сниженном количестве бактерий в кишечнике, сопровождающимся образованиями воспалений, иммунитет человека не реагирует на терапию.
Те же воспаления напрямую связаны и с другими заболеваниями. Так, говоря о сердечно-сосудистых патологиях, мы тут же вспоминаем о холестерине, вызывающем закупорку сосудов. В нашей крови постоянно находятся жировые молекулы, но собираются они в бляшки и прилипают к стенкам сосудов лишь при одном условии – когда в организме протекают воспалительные процессы.
И, изучая характер лечения воспалений, ученые обнаружили интересную закономерность. В прошлое столетие, ознаменованное открытием антибиотиков, наблюдалось резкое падение числа инфекций и столь же стремительный рост количества воспалительных поражений. Дальнейшие изучения лишь подтвердили догадку исследователей – агрессивные препараты, устраняя болезнетворные микроорганизмы, вместе с ними уничтожают и другие виды бактерий. Что последовательно отражается на прекращении образования мукозы и приводит к воспалениям.
Многие заболевания берут начало в детстве человека – времени, когда антибиотики широко назначались при любом удобном случае. Сейчас их употребление стало более осторожным, что дает надежду на сохранение разнообразия нашей микробиоты.
