Микробиом: бактерии и долголетие

Мы еще многого не знаем о бактериях, которые нас населяют. Почему микрофлора разных людей отличается друг от друга? Последние столетия человек игнорировал бактерий, обитающих в организме, и даже боялся их. Теперь пришло время позаботиться о микрофлоре. Ведь изменяя количество зерновых и белка в пищевом протоколе, отказываясь от спиртного, принимая антибиотики, мы влияем на свой микробиом.

Триллионы микроорганизмов — наши случайные соседи. На что они влияют и как мы можем повлиять на них?Многие представления, сформированные нашими органами чувств, обманчивы. И этот обман открывается нам постепенно, по мере развития науки и технологий.

Как полюбить полчища населяющих нас бактерий?

Долгое время люди считали, например, что солнце и звезды вращаются вокруг Земли, потому что это казалось очевидным. Законы физики Ньютона тоже были очевидны, пока Альберт Эйнштейн не показал, что они работают лишь в привычном нам мире — с низкими скоростями и видимыми нам размерами. В масштабах Вселенной или элементарных частиц действуют иные законы: физика Ньютона — их частный случай, и мы не могли этого понять, пока не появились более точные измерительные инструменты и современные математические теории.

Примерно такой же переворот происходит сейчас и с пониманием устройства биологического организма. От очевидной модели, которая предполагала, что мы состоим из внутренних органов и тканей, а они — из клеток, наука переходит к модели, в которой человек и все другие живые организмы — это системы, включающие себя как собственные клетки, так и живущие рядом с ними клетки множества других существ: бактерий, грибов, архей, и даже не совсем существ — если иметь в виду вирусы. Все вместе они называются микробиомом.

Число этих соседей, населяющих наши организмы, сопоставимо с числом наших собственных клеток. Они играют настолько важную роль в нашей жизнедеятельности, что даже удивительно, как мы умудрялись объяснять происходящие внутри нас процессы, лечить болезни, разрабатывать диеты, изучать психологию без учета этого соседства.

Только в последние 20 лет ученые смогли в полной мере оценить масштаб взаимодействия с микробами, которые не только не убивают нас, но и дают нам суперсилы. Они тренируют наш иммунитет, помогают усваивать питательные вещества, поставляют провиант клеткам организма, защищают от опасных бактерий и вирусов извне и делают много чего другого.

Знакомство

Кого у нас больше: клеток или микроорганизмов? Соотношение собственных человеческих и микробных клеток — примерно 1 : 1,3. У человека весом 70 кг около 30 трлн. человеческих и порядка 39 трлн. микробиотических клеток.

Если учесть, что от 70 до 85% наших собственных клеток — это эритроциты, у которых в отличие от обычных клеток нет ни ядра, ни митохондрий, то микроорганизмы окажутся в явном преимуществе. Популяризаторы науки любят шутить, что каждый раз, когда вы идете в туалет, вы становитесь чуть-чуть человечнее.

Зато микробы меньше клеток в размерах: вместе на них приходится до 2 кг вашего веса (по другим оценкам — и вовсе 0,2 кг).

Термины. Совокупность микроорганизмов, живущих внутри и на поверхности нашего тела, называется микробиота. Микробиом — это все гены этих микроорганизмов. Впрочем, оба термина часто используют как синонимы.

Еще интересные факты

• Двое любых людей имеют 99,5% общих генов, но всего 25% одинаковых кишечных бактерий. По какой-то причине населяющие вас микроорганизмы любят именно вас, а не коллегу или родственника. Возможно, именно поэтому с диетами всегда так сложно: нет какой-то схемы питания, которая гарантирует большинству людей снижение веса. Даже однояйцевые близнецы могут реагировать на одну диету по-разному.
• Всего человека населяют более 10 000 видов микроорганизмов — такова оценка ученых из Проекта «Микробиом человека» (Human Microbiome Project) — крупнейшей исследовательской инициативы в этой области. Это сопоставимо с числом видов птиц (10 000) и рыб (35 000), известных науке.
• Среди генов, регулирующих обмен веществ в нашем теле, большая часть — микробные, а не наши собственные. «Гены нашего микробиома представляют собой в сущности второй геном, который усиливает активность нашего собственного, — говорит микробиолог из Калтеха профессор Саркис Мазманян. — Людьми нас делает комбинация микробной и человеческой ДНК».

Бактерии — самые древние существа на планете. Только задумайтесь: первые два с лишним миллиарда лет с момента появления жизни Землю населяли одноклеточные организмы, которые ни на минуту не переставили эволюционировать и совершенствоваться. На этой диаграмме (вы можете в деталях разглядеть ее здесь) видно, как постепенно от простейших организмов отделялись более сложные создания. При этом бактерии живы до сих пор, а все мы в каком-то смысле — их прямые потомки. 

Откуда берутся эти полчища микроорганизмов?

В каком-то смысле они наследуются. До рождения мы стерильны, но когда ребенок проходит по родовым путям, он получает своих самых первых микробов, «собирая» их во влагалище матери и из ее испражнений, сопровождающих роды. Эти бактерии очень важны для нового человека — ученые иногда сравнивают эту порцию микроорганизмов с «термостатом для иммунитета», помогающим настроить защитную систему организма.

Второй в нашей жизни источник необходимых микробов — материнское молоко: из него дети до 6 месяцев получают 28% своего микробиома. Еще 10% перебираются с кожи матери, а остальное мы постепенно приобретаем из окружающей среды. Процесс развития микробиома идет достаточно быстро, и к 2-3 годам, как считается, состав бактерий на и в теле человека стабилизируется. На него можно влиять (об этом — в 3-й части статьи), но таких больших изменений, как в детстве, он уже не претерпевает.

Где они и какие?

Бактерии не распределены по телу равномерно — и плотность, и состав микробного «населения» различается от одного органа к другому. Настолько, что микробные сообщества будут разными даже на пальцах правой и левой руки или на зубах и в слюне. Более того, численность бактерий на той или иной части тела необязательно коррелирует с их многообразием — бывает ровно наоборот. К примеру, у нас под мышками и на лбу обитает многочисленное, однако относительно гомогенное сообщество. А вот на ладонях и предплечьях численность колоний не слишком высока, но зато там много разных видов.

Это разнообразие по-прежнему озадачивает. Наблюдения показывают, что здоровый человек служит домом для многих видов бактерий, которые вообще-то вызывают опасные болезни. Например, на слизистой ноздрей у нас преспокойно проживает золотистый стафилококк, причина воспалений различной тяжести, вплоть до остеомиелита и сепсиса, а в кишечнике сидит клебсиелла — возбудитель пневмонии и урогенитальных инфекций.

Эти и другие потенциальные патогены умудряются сосуществовать с нами, не причиняя вреда. Исследователи предполагают, что «развернуться» им мешают толпы соседей — все вместе микробы находят некий баланс, позволяющий им не поубивать друг друга и нас заодно.

Значение микробиома для нас настолько велико, что ученые называют его новым (а некоторые — забытым) органом, почти таким же важным, как мозг или сердце. Без него мы были бы неспособны усваивать витамины и питательные вещества, совсем иначе вели бы себя и непредсказуемо реагировали бы на инфекции.

Вполне возможно, что дальнейшее изучение микробиома — вкупе с новыми генетическими технологиями — приведет к настоящей революции в медицине. Но даже то, что известно сейчас, уже может помочь нам изменить свою жизнь.

Микробиом и наше здоровье

Как вы уже догадались, они тесно связаны. Вот несколько основных мыслей, которые помогут понять, как именно.

• Бактерии и прочие обитатели нашего тела — живые существа, им нужно питание. Бактерии, живущие в кишечнике, могут питаться тем, что — буквально — остается от нашей пищи. Главный продукт для них — клетчатка (пищевые волокна). Этим термином называют целую группу веществ, содержащихся в растениях: они не перевариваются в желудке и достаются бактериям. Разным бактериям может быть нужна разная пища — именно поэтому от разнообразия питания зависит разнообразие микробиома в кишечнике.
• Как и любые другие существа, бактерии выделяют продукты жизнедеятельности — метаболиты. Они могут оказывать самое разное воздействие на организм человека. Так, животные и растения не вырабатывают ферменты для синтеза витамина В12, но зато это делают бактерии. Это полезное свойство. А вот обратный пример. После потребления животных жиров, включая яйца, красное мясо и жирные молочные продукты, в организме производятся холин, лецитины и карнитин. Кишечные бактерии превращают их в триметиламин, из которого затем в печени образуется триметиламиноксид (ТМАО) — вещество, способствующее развитию атеросклероза и других сердечно-сосудистых заболеваний.
• Бактерии также выделяют сигнальные молекулы, которые воздействуют на среду обитания. Всем знакомы сигналы, которые наш организм посылает, когда хочет есть и когда наелся, — их связывают с действием гормонов голода и насыщения. В последние несколько лет появляется все больше свидетельств того, что бактерии могут производить белки, схожие с нашими гормонами. Есть и указания на то, что бактерии могут заставить хозяина предпочитать ту или иную пищу в зависимости от нужных им веществ. Возможно, это их эволюционный инструмент: они управляют пищевым поведением хозяина, чтобы выживать, и иногда делают это в ущерб его фигуре.

Интересный факт. В одном из экспериментов бактерии E.coli «сообщали» о том, что им больше не требуется энергия: в течение 20 минут после начала кормления они размножались, а когда размножение прекращалось, они начинали производить белок, схожий по действию с «гормоном насыщения». Другая группа ученых нашла вырабатываемый бактериями пептид, из-за которого мыши ели меньше и наедались быстрее.

Лучшие публикации в Telegram-канале Econet.ru. Подписывайтесь!

Бактерии и мозг

То, что кишечные бактерии воздействуют на происходящее в кишечнике, более или менее логично. Но наш ум, настроение, поведение — все, что составляет нашу личность, — они-то, по крайней мере, человеческие? Необязательно.

Состояние кишечной флоры существенно влияет на то, что происходит у нас в голове. Несколько исследований показали, что «стерильные», рожденные и живущие в безмикробной среде, мыши ведут себя не так, как обычные, — они более подвижные и наглые. А у людей некоторые кишечные бактерии производят вещества, симулирующие действие ГАМК (гамма-аминомасляной кислоты), которая служит тормозным нейромедиатором ЦНС. Предполагают, что эти бактерии могут вносить свой вклад в развитие депрессии.

В англоязычной литературе связь между кишечником и мозгом называется gut-brain axis. Это целая система, включающая нейроны, гормоны, иммунные клетки и химические соединения, производимые бактериями, которые передают сигналы от ЖКТ к мозгу и обратно. В каком-то смысле это VIP-пропуск микробиома в мозг, — что неудивительно, учитывая огромную площадь эпителия кишечника, количество живущих здесь микроорганизмов и число нейронов, которых тут больше, чем в спинном мозге.

Интересный факт. Площадь эпителия кишечника человека — около 32 кв. м. Это в 15-20 раз больше площади поверхности кожи.

Главный канал коммуникации между кишечником и мозгом — блуждающий нерв, но в передаче также участвуют иммунная и эндокринная системы. Сигналы от микробиоты передаются с помощью ее метаболитов — короткоцепочечных жирных кислот (short-chain fatty acids, SCFA), вторичных желчных кислот и др. Большинство этих молекул активируют нервные окончания в самом кишечнике, но некоторые из них проникают в кровь, проходят гемато-энцефалический барьер и вызывают соответствующие реакции мозга.

Вот несколько примеров.

• Бактерии могут вырабатывать нейротрансмиттеры, включая уже упомянутую ГАМК, норадреналин, серотонин, дофамин, ацетилхолин и другие. Эти вещества влияют на наше настроение, концентрацию, уровень тревоги и мотивацию.
• Реакция на стресс — одна из функций, в которую вовлечен микробиом: стресс может менять состояние кишечной флоры, а та в свою очередь воздействует на уровень гормона кортизола. Уровень «стрессовых» гормонов связывают с памятью, обучаемостью и т.п. Так что в теории (пока это не доказано наверняка) нарушения в микробиоме способны влиять на когнитивные способности.
• Этот вывод подтверждается многими исследованиями, которые показали связь между кишечником и нейродегенеративными процессами: нарушение баланса кишечной флоры запускает воспаление, а оно увеличивает вероятность развития болезни Альцгеймера. Ученые настаивают на том, что при терапии заболевания следует обращать внимание на диету пациентов.
• Многочисленные публикации также указывают на корреляцию между состоянием кишечной микробиоты — стабильностью и составом бактерий — и настроением человека, его отношением к себе, тревожностью и депрессией. Какие именно механизмы действуют при развитии депрессии, в точности неизвестно (объяснения включают серотонин, дофамин и бутираты), но похоже, что симптомы тревожности действительно можно уменьшить через регуляцию кишечной флоры.

Бактерии и долголетие

Эксперименты с плодовыми мушками показывают, что пища, богатая пробиотиками и пребиотиками, сокращает признаки старения и увеличивает жизнь: в случае мушек, живущих 6 недель, — на 60%.

Интересный факт. Результаты опытов с плодовыми мушками часто используют, чтобы провести параллель с человеческим организмом. Это неслучайно: биохимические механизмы у мушек имеют 70% общего с механизмами, действующими в млекопитающих.

Исследование, опубликованное три года назад, обнаружило связь между кишечными бактериями и долголетием у пожилых китайцев: оказалось, что у долгожителей (>90 лет) микробиота разнообразнее, чем у взрослых среднего возраста. Проверка результатов на группе итальянских долгожителей показала, что, несмотря на разное питание и окружающую среду, в микробиоме обеих когорт преобладали считающиеся полезными бактерии Clostridium, Ruminococcaceae, Akkermansia и Christensenellaceae. Их роль, вероятно, состоит в активном производстве короткоцепочечных жирных кислот, помимо прочего участвующих в подавлении воспалительных процессов.

Ряд научных публикаций также связывает физическую и умственную дряхлость у пожилых с пониженным разнообразием кишечных микроорганизмов. Пока достоверно неизвестно, что из этого причина, а что следствие, но возможно, что поддержание разнообразия микробов способно сделать старение более здоровым.

Это — важнейшие, но далеко не все открытия, которые сделаны о микробиоме за десятилетие его активного изучения. Наши бактерии также влияют на качество сна, внешний вид, выбор партнера, спортивные результаты, восприимчивость к вакцинам и другие аспекты работы организма. С каждым днем мы убеждаемся, что бактерии влияют на нашу жизнь больше, чем кто-либо еще, и непонятно, кто от кого зависит больше. Наши представления о здоровье, болезнях, питании, состоянии ума приобретают новое измерение. Самое время понять, как использовать это в своих интересах.

Что делать? 10 советов

Если микроорганизмы так важны и настолько сильно влияют на нас, есть ли способ нам самим на них влиять? На самом деле, мы занимаемся этим постоянно. Изменяя соотношение зерновых продуктов и белка в рационе, отказываясь от алкоголя, принимая антибиотики, мы действуем на свою микробиоту.

Эта глава будет посвящена практике — тому, что известно на сегодняшний день о фактическом влиянии на микробиом человека. В силу молодости этой области знаний эти данные зачастую не подтверждены рандомизированными плацебо-контролируемыми исследованиями (необходимыми для оценки эффективности лекарств или терапии), а в ряде случаев речь и вовсе идет об индивидуальных экспериментах. Лучше не проводить какие бы то ни было опыты на себе без консультации с врачом.

В открытых источниках можно найти ворох советов о том, как улучшить собственный микробиом. Они разумны, достаточно просты и подтверждены наукой. Вот основные из них.

1. Ешьте ферментированные продукты и пробиотики. Пробиотики — это живые бактерии, которые можно найти в ферментированных продуктах, таких, как кефир, или в виде биодобавок. Исследования предполагают, что прием пробиотиков способствует здоровью кишечной флоры и сокращению воспалительных процессов. Примеры продуктов, содержащих пробиотики:

• йогурт или кефир;
• квашеная капуста и ферментированные овощи;
• мисо, комбуча и темпе (ферментированная соя).

2. Не забывайте о пребиотиках (клетчатке). Пребиотики — неперевариваемая человеком часть некоторых продуктов, которая при этом обеспечивает питательными веществами многие бактерии. Служа пищей для разных видов микроорганизмов в нашем кишечнике, пребиотики смягчают конкуренцию между ними и таким образом стимулируют разнообразие. Это ключевой критерий здоровья микробиома. Женщинам рекомендуют потреблять 21-24 г, а мужчинам 30-38 г клетчатки ежедневно (большинство из нас получают 10-15 г в день). Здесь и здесь расписано, сколько клетчатки содержат разные источники.

Продукты с пребиотиками: овощи, фрукты, ягоды, бобовые, цельнозерновые продукты. Клетчатка содержится в внешней оболочке зерна — отрубях, а в продуктах из белой муки и в очищенном рисе ее существенно меньше.

Термины. Чтобы раз и навсегда запомнить, чем пребиотики отличаются от пробиотиков, можно использовать правило: «пребиотики» содержат букву «е», и это буквально — еда для бактерий. В отличие от пробиотиков, которые и есть бактерии.

3. Снижайте уровень стресса. Даже кратковременный стресс негативно отражается на кишечной флоре, способствует усугублению воспалительных процессов, действует на иммунную систему. При этом к стресс-факторам относятся не только сильные психологические переживания, но и агрессивные условия среды (сильный холод, жара или шум), нехватка сна и нарушение циркадных ритмов.

4. Избегайте приема антибиотиков без необходимости. Многие исследователи сравнивают антибиотики с химическим оружием или напалмом: они поражают множество живых микроорганизмов внутри нас, снижая их разнообразие и вызывая последствия, которые бывает сложно предугадать. После приема некоторых сильных антибиотиков отдельные виды бактерий не восстанавливаются и спустя 6 месяцев. Не следует принимать антибиотики по своей инициативе «на всякий случай» — выписывать их должен врач; в то же время нельзя пренебрегать лекарством, когда оно назначено врачом для лечения инфекции.

5. Занимайтесь спортом. Регулярную физическую нагрузку связывают с изменениями в составе и активности кишечных бактерий, а профессиональные спортсмены могут похвастаться высоким разнообразием своей флоры.

6. Спите как следует. Отношения между бактериями и сном — большая и сложная тема, и причинно-следственные связи здесь пока не до конца установлены. Но судя по всему, качество нашего сна способно влиять на баланс микроорганизмов в кишечнике, а те, в свою очередь, участвуют в регуляции сна. Поэтому здоровые практики в вопросах отдыха — спать 7-9 часов, отходить ко сну в одно и то же время — наши лучшие друзья. Подробности — в нашем отчете про сон.

7. Не курите. Курение — стресс-фактор для микробиома, и скорее всего (ученым пока приходится с осторожностью говорить о причинно-следственных связях), оно отрицательно сказывается на количестве бактерий, которые считаются полезными для нас. Причем это касается микроорганизмов, живущих не только в кишечнике, но и в ротовой полости и дыхательных путях. Исследования показывают, что отказ от курения увеличивает разнообразие в микробном сообществе и ассоциируется со снижением сердечного ритма, систолического давления и уровня С-реактивного белка (маркер воспаления).

8. Ешьте разнообразную растительную пищу. В некоторых источниках можно встретить утверждения, что для микробиома идеальна вегетарианская диета. Но по словам эпидемиолога, известного исследователя микробиома Тима Спектора, ключ к разнообразному микробиому не вегетарианство/веганство, или отказ от глютена и лактозы, или любая другая пищевая «религия». Главное — количество растительных источников пищи, которые человек потребляет каждую неделю. Важнее не поглощать три килограмма кейла ежедневно, а есть максимально разнообразно: разные семена, травы, специи, фрукты, ягоды, овощи, орехи и так далее. Каждый источник пищи «кормит» те или иные микроорганизмы, а все вместе они обеспечивают здоровье микробиома.

9. Ешьте пищу с полифенолами. Полифенолы входят в состав ряда растений и считаются полезными для здоровья соединениями. А еще они не всегда полностью усваиваются в тонком кишечнике, а значит, поступают в толстый, где служат пищей для микроорганизмов, стимулируя их активность.

Продукты с полифенолами: какао-бобы, темный шоколад, черный и зеленый чай, кожура винограда, черника, брокколи. 

10. Сокращайте потребление сахара и искусственных подсластителей. Сахар усваивается преимущественно в тонком кишечнике, а большая часть кишечного микробиома обитает в толстом, но вполне возможно, что при потреблении слишком большого количества сахара часть его поступает в толстый кишечник. Пока нет прочных доказательств того, как он действует на бактерии человека, однако в лабораторных экспериментах сахар снижал разнообразие бактерий, давая преимущество патогенным видам. Ученые также продемонстрировали негативное влияние фруктозы и искусственных подсластителей на микробиом мышей и выявили связь между подсластителями и метаболическими нарушениями у людей.

Вопросы и ответы

Все это прекрасные советы, которые согласуются с огромным количеством исследований о здоровье в целом, — прислушаться к ним стоит в любом случае, даже тем, кто не интересуется темой микробиома.

Но самое интересное — в деталях. Вопросов о том, как человек может улучшить свой микробиом, остается немало. Ответим на некоторые из них.

Если в кишечнике 2000 видов микробов, то как их «кормить» — разве всем не нужна разная еда?

Нужна, но. Поскольку ключевой показатель здоровья микробиома — это разнообразие, нет смысла «подкармливать» какие-то отдельные виды бактерий. В чем есть смысл — так это в потреблении как можно более разнообразной пищи из «здорового» спектра: овощи, клетчатка, семена, бобовые, зелень, фрукты, ферментированные продукты; лучше не перебарщивать с мясом и есть больше рыбы. Это данные из исследований, в которых та или иная диета сопоставлялась с анализом микробиоты. По словам Дмитрия Алексеева, главы отдела исследований микробиома в компании Atlas Biomed, нам следует потреблять 50 разных растительных источников в неделю. Слово «разных» — ключевое: салат из огурцов и помидоров — это всего два наименования, даже если есть его 10 раз в неделю.

Впрочем, попытки проследить, как те или иные продукты действуют на бактерии, предпринимались. Например, ученые из Университетского медицинского центра Гронингена (UMCG) в Нидерландах исследовали влияние 61 продукта на 123 бактериальных таксона и выявили «49 корреляционных связей между образом питания и микробными группами».

Насколько эффективны добавки с пробиотиками для улучшения микробиома?

Наука относится к добавкам скорее как к опции: вы можете попробовать, это может или принести результат, или нет. Судя по многим данным, добавки с бактериями дают меньший эффект, чем естественные источники (пища). В одном эксперименте 30 добровольцев, разделенных на три группы, вдобавок к своему обычному меню получали специальные напитки с пробиотиками, кефир или продукты с клетчаткой (7 г в день). Спустя 4 недели оказалось, что у второй группы наступили заметные изменения в микробиоме — там стало больше полезных лактобацилл. У третьей группы выросло число микроорганизмов рода Faecalibacterium. Они тоже относятся к благотворным и производят бутират — короткоцепочечную жирную кислоту (SCFA), дающую клеткам энергию и подавляющую воспаление. А вот участники, потреблявшие йогурты со специально добавленными туда лактобациллами и бифидобактериями, не ощутили особых перемен.

В йогурты и капсулы с биодобавками упаковывают те бактерии, которые прежде всего просто и дешево производить, — а не те, что чудесным образом приведут микрофлору к некоему идеалу. Бактерии в магазинных пробиотиках могут содержаться в незначительных количествах или же не слишком хорошо справляться с колонизацией человеческого кишечника, — а значит, они выйдут так же легко, как вошли. Да и микробиом каждого человека уникален, и в баночку с йогуртом невозможно положить решение, которое подойдет для всех.

Интересный факт. Глобальный рынок препаратов с пробиотиками составлял $37 млрд в 2018-м и может достичь $77 млрд к 2025-му. Больше 40% рынка занимают производители из Азиатско-Тихоокеанского региона.

Сколько времени нужно, чтобы изменить микробиом?

Огромный массив информации, полученной за годы изучения микробиома, позволяет сделать два важных вывода, которые с первого взгляда противоречат друг другу.

Микробиом — достаточно стабильная экосистема, которая возвращается к некоему равновесию даже после сильного изменяющего воздействия (например, антибиотиков).

Состав кишечной флоры можно изменить буквально за несколько дней, если поменять диету или использовать другой способ воздействия.

Получается, что повлиять на микробиоту кишечника сложно и легко одновременно. На самом деле противоречия тут нет — важна продолжительность этого влияния. Если вы принимаете пробиотик с конкретным микроорганизмом, анализ сразу же покажет его присутствие в кишечнике, но когда прием прекратится, микроорганизм тоже скорее всего пропадет.

Вот интересные примеры.

• Всего за две недели у африканцев, начавших есть «западную диету» (много жиров и белка животного происхождения, мало клетчатки), выросли показатели, ассоциируемые с раком толстой кишки и диабетом. У американцев, перешедших на «африканскую» схему питания (овощи и бобовые), сократилось воспаление кишечника и снизились маркеры рака.
• Тим Спектор для своей книги The Diet Myth поставил эксперимент над собственным сыном: в течение 10 дней молодой человек питался исключительно в McDonald’s. В результате одни группы бактерий (Firmicutes) оказались замещены другими (Bacteroidetes) - Спектор не знает, почему, - а численность «хороших» бифидобактерий сократилась вдвое. Всего за несколько дней разнообразие микробиома снизилось на 40%. Эти изменения сохранялись более двух недель.
• Сам Спектор-старший отслеживал показатели своего микробиома во время недельного путешествия в Танзанию. За три дня жизни с местным племенем разнообразие его кишечной флоры заметно выросло, однако сразу же после возвращения в цивилизацию оно вновь упало до прежнего уровня.

Насколько ужасны антибиотики и что делать, чтобы восстановить своих кишечных бактерий? Врачи выписывают для этого «Линекс», «Хилак Форте» и пр. — они помогают?

Роб Найт, известный исследователь микробиома, профессор Калифорнийского университета в Сан-Диего и сооснователь проекта Earth Microbiome Project, в одной из книг называет антибиотики «ядом, который для бактерий токсичнее, чем для людей». Лекарства убивают не только опасные патогены, но и считающихся полезными представителей кишечной флоры. В одном (маленьком) эксперименте ципрофлоксацин изменил численность и баланс 1/3 кишечных бактерий.

В других исследованиях антибиотики подействовали на метаболизм и иммунную систему. Дети, получавшие их в раннем возрасте, оказались более склонны к астме, а на мышах была показана связь между антибиотиками и воспалительными заболеваниями кишечника, а также псориазом.

Обычно на возвращение прежних популяций бактерий требуется несколько месяцев, и закономерно, что врачи рекомендуют принимать препараты с пробиотиками, чтобы защитить и скорее восстановить микробиоту. Однако научные данные в этой области как минимум неоднозначны. «Коммерческое и клиническое применение пробиотиков опережает науку», — констатировала редакция журнала The Lancet Gastroenterology and Hepatology в обзорной статье.

Препараты могут приводить к улучшениям при некоторых состояниях, например, инфекционной или антибиотик-ассоциированной диарее. Однако в других случаях они даже замедляют восстановление кишечной флоры: после пробиотиков микробиом приходит в себя дольше, чем без их использования. В лекарствах обычно от одного до нескольких видов бактерий, и их недостаточно, чтобы сделать микробиоту разнообразной, но зато хватает, чтобы отобрать ресурсы у других видов микробов и помешать им восстановить свои колонии. А максимально быстрое восстановление, судя по экспериментам, может обеспечить пересадка собственного стула пациентов: образцы, взятые до начала приема антибиотиков, возвращаются в кишечник после него.

В России в некоторых исследовательских центрах проводились эксперименты по пересадке кишечных бактерий — например, в Центре новых медицинских технологий и Институте химической биологии и фундаментальной медицины в Новосибирске. Однако сейчас лечение приостановлено из-за «изменений в законодательстве, которые произошли в последнее время», указано на сайте ЦНМТ.

Важно знать. Влияние на микробиом обнаружили не только у антибиотиков. Есть данные, что схожий эффект оказывают ингибиторы протонного насоса, метформин, слабительные, некоторые антидепрессанты (СИОЗС) и другие — всего 18 классов препаратов.

Что дает тест микробиома?

Анализ микробиоты предлагают многие сервисы по всему миру — Viome, uBiome, Atlas Biomed (в России) и другие, а также медицинские лаборатории более широкого профиля, например, отечественный Helix. В России тест стоит 10-13 тысяч рублей. Алгоритм таков: образец стула в специальной пробирке отправляется в лабораторию, сотрудники которой извлекают из материала ДНК (некоторые сервисы, например, американский Viome, секвенируют РНК) и выявляют виды и семейства бактерий, живущие в образце. Это позволяет понять, насколько разнообразен микробиом по сравнению со средними показателями, сколько в нем «хороших» и «плохих» микроорганизмов, как его профиль соотносится с картиной некоторых заболеваний.

Эти данные в известном смысле приблизительны. Израильский исследователь микробиома Эран Элинав показал, что бактерии, находимые в стуле, могут разительно отличаться от тех, что населяют толстую кишку. «Считать фекальные образцы индикатором того, что происходит в кишечнике, неправильно», — указывает ученый. Тем не менее этот метод продолжает широко использоваться: он прост, относительно дешев, неинвазивен и все-таки может сигнализировать о проблемах.

Стоит ли доверять персонализированным рекомендациям по питанию, предлагаемым различными сервисами?

Лаборатории, тестирующие кишечный микробиом, дают индивидуальные советы о том, что следует есть и каких продуктов избегать, основанные на анализе бактерий. Практика показывает, что результат здесь зависит от того, какой именно сервис выполнял тест — у разных компаний получаются не слишком похожие рекомендации для одного и того же человека. Эта разница объясняется отличием технологий и подхода к тестированию.

Однако исследователи считают, что для подобных советов еще слишком рано - мы просто-напросто слишком мало знаем о микробиоме, его реакциях и особенностях в каждом конкретном человеке. Когда-нибудь это станет возможным, но этот момент еще не настал.

«Можно давать общие советы, например, ешьте больше фруктов, овощей и клетчатки. Но когда речь заходит о конкретных продуктах, наука пока не может дать ответ», — говорит Наташа Хэски, американский диетолог, специализирующаяся на пребиотиках и пробиотиках.

«На мой взгляд, пока просто не существует достаточных научных данных, чтобы давать персонализированные диетические рекомендации на основании микробиома, — подтверждает профессор биологии Альбертcкого университета (Канада) Дженс Уолтер. — Для такого нужно проделать невероятную работу. На свете сотни продуктов, в микробиоме как минимум сотня достаточно многочисленных видов бактерий, у каждого из которых сотня или больше релевантных генов. И все это вам придется сопоставить с разными клиническими проявлениями».

Есть ли способ проверить качество микробиома без специальных сервисов?

Составить представление в целом можно. Хороший показатель — регулярность стула и его соответствие Бристольской шкале. Это ничего не скажет о бактериях, но может служить признаком общего здоровья кишечника. Другие сигналы — состояние кожи на теле и голове, ее раздражительность, аллергии, а также количество походов в туалет в день.

Вообще, рамки «здорового» здесь очень широки: медицина считает нормальной дефекацию от 3 раз в день до 3 раз в неделю. Но активисты микробимного движения говорят, что пара раз в день — это минимум, объясняет Алексеев из Atlas, а 1 раз — это, считай, запор. Как только человек начинает есть достаточное количество овощей и получать рекомендуемые 30 г клетчатки в день, количество каловой массы увеличивается, потому что а) пищевые волокна не усваиваются полностью и проходят кишечник до конца, и б) растет число бактерий и их метаболитов — они могут составлять 30-55% сухой массы стула.

Можно ли поставить диагноз по анализу кишечной флоры?

Любой тест микробиоты — как фотография: он фиксирует, как примерно выглядело население кишечника в конкретный момент. Анализы, сданные накануне или на следующий день, могут показать уже другой результат.

Это значит, говорит гастроэнтеролог Руша Моди из Университета Южной Калифорнии, что анализ нельзя использовать для постановки диагноза — он может быть лишь одним из нескольких шагов, которые дают нам больше информации о микробиоме. Возможно, когда-нибудь такие тесты станут реальным диагностическим инструментом, но мы пока до этого не дошли.

Реально ли повлиять на микробиом, чтобы похудеть?

Звучит заманчиво, но пока — слишком красиво, чтобы быть правдой. Опыты с мышами показывают, что пересадка кишечной флоры от соответствующих (полных или худых) доноров может изменить вес. Ученые выделили несколько типов микроорганизмов, которые ассоциированы со «стройным» микробиомом — то есть встречаются у стройных людей и животных в больших количествах, чем у полных. Это бактерии Akkermansia muciniphila, Christensenella minuta и некоторые другие.

Однако у людей все не так просто. У нас не соблюдаются закономерности в количестве разных типов бактерий (Firmicutes и Bacteroidetes), обнаруженные у мышей, а трансплантация «стройной» микробиоты не приводит к ожидаемым результатам. Исследователи не могут сойтись даже в том, является ли разнообразие флоры кишечника неотъемлемым признаком нормального веса (хотя логика подсказывает, что да).

Волшебной таблетки не существует, но попробовать помочь аккермансии и кристенсенелле можно. Согласно исследованиям, первая успешно размножается в условиях нехватки калорий (в частности, интервального голодания), а вторая в увеличенных количествах встречается у тех, кто придерживается средиземноморской диеты, основанной на овощах, рыбе и оливковом масле.

Интересный факт. Склонность к набору или снижению веса менее чем на половину обусловлена наследственными факторами (41%). Почти на 60% она зависит от чего-то еще — образа жизни, питания и т.д.

Как на микробиом влияет голодание?

Судя по всему, положительно. Исследования обнаружили, что голодание, с одной стороны, приводит к снижению численности некоторых бактерий, связанных с заболеваниями, например, Fusobacterium, способствующей развитию колоректального рака. С другой стороны, пост влечет перемены в метаболизме и сокращение маркеров воспаления, — процессы в которых также участвует микробиота.

Интервальное голодание также ассоциируют c уменьшением лишнего веса, улучшением сердечно-сосудистых показателей, давления, когнитивных функций и общего самоощущения. Почему резкое ограничение калорий или интервальное голодание действуют на состояние здоровья и микробиоту, пока сложно сказать. Но похоже, что они действительно помогают возрождать разнообразие микробов, усиливать противодействие «плохим» типам бактерий и восстанавливать целостность эпителия кишечника.

Можно ли лечить бактериями заболевания, связанные с микробиомом?

Все говорит о том, что у подхода к лечению, основанного на микробиоме, большой потенциал, хотя пока это направление имеет статус экспериментального. Главная история успеха здесь — терапия при кишечной инфекции Clostridium difficile, вызывающей опасную для жизни диарею: при ней куда лучше традиционных лекарств помогает трансплантация фекальной микробиоты (fecal microbiota transplantation, FMT). Это ровно то, чем кажется: материал из кишечника здорового донора очищают, добавляют физраствор, перемешивают в блендере и переносят в кишечник реципиента с помощью колоноскопии, клизмы, зонда или капсул. Идея может выглядеть странно, но научных данных в пользу этого метода становится все больше. В одном известном эксперименте симптомы, вызванные C. diff, прошли после первой же процедуры у 81% пациентов, а в итоге эффективность составила больше 90% (для сравнения: у пациентов, получающих медикаменты, симптомы появляются снова в 20-30% случаев).

Есть указания на то, что трансплантация фекальной микробиоты помогает при воспалительных заболеваниях кишечника, синдроме раздраженного кишечника, язвенном колите и болезни Крона, но здесь эффективность обычно скромнее, чем в опытах с C. diff, риск выше, а выборка минимальна — иногда пациент всего один. Безусловно, этого недостаточно, чтобы говорить о лечении — требуется больше исследований.

Гипертензия. У людей с повышенным артериальным давлением смещается баланс кишечной флоры: у них больше бактерий Prevotella и Klebsiella и меньше типов микроорганизмов, которые считаются полезными. Эксперименты с мышами показали, что высоким кровяным давлением можно «заразить», если пересадить животному микробиоту от человека с этим состоянием. И наоборот. Исследования же с участием людей показали, что потребление пробиотиков (в основном в виде ферментированных молочных продуктов) может снизить кровяное давление на несколько мм рт. ст.

Холестерин. Есть много исследований, доказывающих, что потребление бета-глюканов помогает снизить уровень холестерина в крови и вообще полезно для здоровья сердца. Бета-глюканы — это полисахариды, которые относятся к растворимой клетчатке. Их эффект объясняли тем, что пищевые волокна замедляют усвоение пищи, препятствуя скачкам уровня сахара в крови, мешают рециркуляции желчных кислот, участвующих в метаболизме холестерина, и просто механически увлекают избыточный холестерин «на выход».

Сейчас растет понимание, что и тут не обходится без кишечных бактерий — они служат посредниками между приемом бета-глюканов и изменением уровня холестерина. Главные источники этих соединений — овсянка, овсяные отруби, ячмень и другие нерафинированные зерновые продукты, некоторые виды грибов. По некоторым данным, 3 г бета-глюканов в день, полученные из овсянки, снижают уровень холестерина на 5-7%.

Риски сердечно-сосудистых заболеваний. Обильное потребление красного мяса в течение месяца приводит к трехкратному росту в крови уровня ТМАО — вещества-предиктора атеросклероза и болезней сердечно-сосудистой системы. Сейчас ведутся исследования о том, можно ли с помощью пробиотиков нормализовать этот уровень, но пока реальный способ снизить риски заболеваний сердца - это пересмотреть питание, уменьшив долю животных жиров в рационе.

Настроение и тревожность. 90% серотониновых рецепторов находятся в кишечнике, и большая часть побочных эффектов антидепрессантов (относящихся к СИОЗС — селективным ингибиторам обратного захвата серотонина) сказываются на нем же. Поэтому психиатры предлагают пациентам влиять на свое эмоциональное состояние через питание; этот подход получил название нутриционная психиатрия (nutritional psychiatry). Диета не может вылечить серьезную депрессию, но в случае легкой формы можно ожидать изменений: многие (хотя не все) исследования отмечают улучшение симптомов тревожности как результат регулирования кишечной микробиоты. Подробнее можно прочитать в нашем материале.

Авторы одного обзора (2016) считают, что потенциально FMT или другие интервенции, направленные на микробиом, можно будет применять для лечения диабета, синдрома хронической усталости, фибромиалгии, рассеянного склероза, артрита, экземы, болезни Паркинсона и других состояний (вдобавок к заболеваниям желудочно-кишечного тракта).

Но это — пока что будущее. Настоящее же таково. В лабораториях по всему миру, в том числе в России, проводятся эксперименты с FMT. Некоторые люди, которым не помогает традиционная терапия, пытаются справиться с кишечными заболеваниями с помощью трансплантации кала - в США, Европе, Австралии появились банки стула, куда здоровые доноры сдают материал ($40 за вклад).

Судя по тому, насколько активно идет изучение связанных с микробиомом процессов, реальная терапия тех или иных заболеваний может появиться в считанные годы — космические по меркам фармакологии сроки. Можно представить, что когда-нибудь у нас появятся вакцины от сердечно-сосудистых заболеваний, ожирения, депрессии, аллергии и даже некоторых видов рака, действующие через населяющих нас бактерий. Но пока мы только в начале этого пути.

Личный опыт

Мы попросили Дмитрия Алексеева из Atlas Biomed поделиться результатами своих многолетних наблюдений за микробиомом. Вот его основные выводы.

1. Когда только начал увлекаться изучением микробиома, он взял на вооружение правило, которое должно было увеличить разнообразие растительной пищи: специально покупать овощи, которые раньше не ел. Обнаружил, что это положительно сказалось на восстановлении после тренировок и количестве сил.

2. Голодание стимулирует микроорганизмы, благотворно влияющие на состояние здоровья.

3. Периодическое использование пробиотических добавок, содержащих большое число видов микроорганизмов сразу, и добавок с клетчаткой работает.

Интересный факт. Пробиотики в жидкой форме лучше, чем капсулы с сухим веществом — в первом случае у бактерий больше шансов добраться до толстого кишечника, где они смогут жить полной жизнью. Технология производства сухого пробиотика такова, что в порошке содержатся высушенные бактерии. Чтобы начать размножаться, им нужно еще «намокнуть и ожить», говорит Алексеев, а это получается только у 1-10% микроорганизмов из капсулы — и это при условии, что сама капсула растворится не в желудке, где бактерии не выживут, а в кишечнике (такие капсулы делают, с этим все в порядке).

4. Можно использовать мнемоническое правило Eat The Rainbow: в рационе должна быть пища всех цветов, это дает необходимое разнообразие в еде. Еда зеленого цвета — например, из листьев растений — всегда суперполезна. В ней содержится максимум клетчатки и витаминов на грамм веса.

5. Анализы кишечной микробиоты имеет смысл увязывать со сменой питания, сезона или другим событиями, чтобы понять, как они влияют на бактерий и когда им необходимо особое внимание. Качество сна, стресс, питание и лекарства — основные факторы, которые обязательно воздействуют на микробиом.

6. Периодические, а не непрерывные интервенции. «Мне кажется, что средний человек неспособен 365 дней в году соблюдать строгие правила здорового питания, — говорит Алексеев. — Так могут спортсмены, но обычным людям тяжело это делать даже 6 недель — мы видим это по исследованиям». Вот почему имеет смысл устраивать интервенции по улучшению/подкармливанию микробиома хотя бы 2-3 раза в год, каждый раз на 4-6 недель. Такой подход поможет улучшить состояние здоровья тем, у кого не получается следовать микробиотическим идеалам ежедневно. Это особенно важно для взрослых людей, потому что с годами разнообразие бактерий у человека снижается, и нужно ухаживать за ними, чтобы замедлить этот процесс. «Необязательно быть упоротым, — подчеркивает Алексеев, — но долговременное, регулярное внимание важно».

Вместо заключения

С момента, когда человечество в лице нидерландского конструктора микроскопов Антони ван Левенгука впервые увидело микробов, прошло 350 лет. И все же в изучении того, что они делают с нами, мы по-прежнему находимся на начальных этапах. Мы по-прежнему не знаем всех бактерий, что населяют нас. Не знаем, почему микробиом одного человека так непохож на другого — с помощью генетики, диеты, уровня физической активности, принимаемых лекарств можно объяснить процентов 10 этой разницы.

Возможно, в будущем врачи по состоянию микробиома смогут предсказывать, какое лечение той или иной болезни подойдет каждому конкретному пациенту. Уже есть результаты, показывающие, что бактерии могут увеличивать или уменьшать эффективность иммунотерапии рака, и вполне вероятно, что такие зависимости обнаружат и для других заболеваний. Можно надеяться, что мы научимся предсказуемо влиять на наших бактерий, заставляя их делать то, что нам требуется, — например, эффективнее выводить вредные соединения из организма или вообще препятствовать их образованию.

Большую часть из последних 350 лет мы игнорировали наших бактерий, какое-то время — боялись их. Сейчас настало время заботиться о них.опубликовано econet.ru

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet