Человеческий суперорганизм. Как микробиом изменил наши представления о здоровом образе жизни - Родни Дитерт

В недавнем исследовании был проведен анализ состава кишечной микрофлоры двух групп здоровых детей, проживающих в двух географически отдаленных друг от друга областях Таиланда. Жители северо-восточной части страны потребляют различные сорта мяса, углеводные продукты (включая ферментированный рис) и самые разнообразные фрукты и овощи. Напротив, в диете жителей центральной части Таиланда преобладают рис, блюда из других зерновых культур и коровье молоко. Ученые выявили четкую связь между региональными особенностями диеты и составом микробиома. Так, у детей из северо-восточной части страны в кишечной микрофлоре чаще преобладали лактобациллы и Bacteroides fragilis.

Другие сравнения кишечных микробиомов детей, проживающих на двух континентах и в четырех регионах, показали, что у детей из разных географических областей кишечная микрофлора может различаться столь же сильно, что и у детей, живущих на разных континентах. В этом случае истинную причину региональных особенностей микробиома (пищевой рацион, географическая широта, другие факторы) выявить не удалось.

География, климат и состав пищи влияют не только на кишечные микробы. Ученые провели сравнение микробов слюны взрослых людей, живущих на Аляске, в Германии и Африке. Оказалось, что микробные профили слюны у жителей Аляски и Германии обладают бульшим сходством между собой, чем с микробным составом слюны африканцев. Некоторые микробы, однако, присутствовали в слюне всех обследованных людей независимо от места их проживания.

Все эти исследования показывают, что в деле улучшения микробиома нашей конечной целью должно быть сочетание продуманной корректировки диеты и стратегий ребиоза в соответствии (когда это возможно) с присущим нам от рождения энтеротипом. Осторожно испытывайте их на себе, действуя в соответствии с обстоятельствами. Не пытайтесь отыскать идеальный волшебный эликсир, одинаково эффективный для всех жителей планеты. В этом случае велика вероятность, что ваши действия будут направлены против многовекового программирования вашего суперорганизма. Подыщите микробную смесь, которая подходила бы вам лично. Если наступает век персонализированной медицины, значит, пришло время и для более «персонализированной» заботы о собственном здоровье. Любая рекомендация по самолечению должна идти на пользу вашему телу. А оно непременно сообщит вам об этом.

Поведение микробов мы можем использовать для собственной пользы. Микробы, подобно людям, коровам, рыбам и насекомым, общаются между собой и могут действовать как поодиночке, так и группами. Микробы общаются друг с другом и внутри и снаружи нашего тела. А мы хотим, чтобы при этом они вели себя как добропорядочные существа, а не как бандитская шайка, способная своим поведением причинить нам вред.

Способность микробов общаться друг с другом и координировать свое поведение, то есть действовать сообща, получило название «чувство кворума». В буквальном смысле оно означает, что микробы способны обнаруживать, когда поблизости присутствуют другие микроорганизмы, и даже определять разновидности и количество этих других микробов. Затем они решают, стоит ли принимать участие в групповых микробных проектах. Некоторые из этих проектов могут отвечать нашим собственным интересам, другие — идти вразрез с ними. Тут-то самое время вмешаться хорошо подготовленному «воспитателю» микробиома.

Чувство кворума — способ общения бактерий и архей, координирующий их групповое поведение. Оно позволяет микробам определять плотность популяций микроорганизмов в данной среде (например, в нашем теле), выявлять ее изменения и сигнализировать о них другим микробам. Поскольку микробы постоянно взаимодействуют с окружающей средой, они способны координировать свои реакции, действуя как единый целостный организм.

Среди изменений, которые могут совершать бактерии, — модификация метаболизма в соответствии с доступностью питательных веществ, предотвращение накопления токсичных химических веществ и защита от других микробов. Патогенным микроорганизмам чувство кворума дает возможность защищаться от иммунных атак человеческого тела и повышать свою вирулентность (способность заражать другие организмы). Высвобождая особые сигнальные вещества, одновременно активизирующие тысячи сородичей, микробы дружно изменяют свое поведение и превращаются в организованный, слаженный коллектив. У разных типов бактерий (например, грамположительных и грамотрицательных) чувство кворума опосредовано различными сигнальными системами.

Одна из таких систем включает высвобождение бактериями особых белков-автоиндукторов, помогающих этим бактериями наладить общение с другими микробами. Этот процесс чреват изменениями, одни из которых могут пойти здоровью человека на пользу, а другие — повысить его уязвимость к болезням. Понимание механизмов чувства кворума дает нам возможность манипулировать сигналами, опосредующими общение микробов, и благодаря этому поддержать здоровый микробиом или снизить риск заболеваний, вызываемых дисбиозом.

Примером того, как патогенный микроб способен повысить вирулентность, используя чувство кворума, может служить поведение живущего на нашей коже золотистого стафилококка (Staphylococcus aureus). Обычно эта бактерия, проникая в толщу кожи или под кожу, вызывает лишь легкие инфекции. Но при определенных обстоятельствах она может стать причиной серьезных, опасных для жизни болезней. Золотистый стафилококк — главный виновник внутрибольничных инфекций. Бактерия становится патогенной в результате активации определенных комбинаций генов, приводящей к значительному повышению ее вирулентности.

Голландские ученые провели сравнение чувства кворума у различных видов лактобацилл, одни из которых отличаются жесткостью физиологических реакций, а другие, напротив, сравнительно легко приспосабливаются к различным средам. Исследователи обнаружили, что Lactobacillus plantarum, живущая не только в человеческом кишечнике, но и в растениях и ферментированных продуктах, содержит большее количество генов, обеспечивающих чувство кворума, чем виды лактобацилл (например, L. johnsonii), встречающиеся лишь в средах с узким диапазонам условий.

Если чувство кворума у микробов — естественная стратегия сотрудничества, то знание конкретных путей и механизмов, обеспечивающих этот процесс, открывает для нас новые возможности в управлении микробиомом. Существует три основных способа, с помощью которых можно использовать чувства кворума для улучшения нашего здоровья и снижения риска заболеваний: (1) получить индикаторы грядущих изменений микробиома; (2) получить потенциальные мишени, способные взаимодействовать с молекулами лекарств и блокировать тем самым распространение инфекций; (3) получить новые возможности для корректировки состава и статуса микробиома в различных тканях.

В первом случае молекулярные сигналы чувства кворума можно было бы использовать в качестве указаний на то, что в нашем микробиоме развиваются некие потенциально опасные изменения. Такие сигналы-биомаркеры позволили бы нам распознавать вредные и полезные средовые воздействия (например, пагубные воздействия токсинов окружающей среды или благотворные эффекты, возникающие в результате приема тех или иных пробиотиков), а также определять эффективность лекарственной терапии. Некоторые средовые воздействия способны определенным образом изменять чувство кворума различных микробов, что помогло бы выявлять надвигающиеся угрозы здоровью.