2 кг друзей в нашем организме⁠⁠

***

Дисклеймер

Статья подготовлена по источникам, список которых приведён в конце.

Буду рада обсудить эту тему и познакомиться с новым материалом

***

Открываю самую холиварную тему среди биологов и медиков…роль микробиома в организме человека. По последним подсчетам в нас существует 39 триллионов клеток микроорганизмов. А человеческих – 30 триллионов…Т.е. мы на половину состоим из микробов, которые составляют МИКРОБИОМ. Состоит он из:

* Бактерий

* Грибов

* Вирусов

* Простейших

Эволюционно сложилось, что наши друзья меньшие существуют на тканях единого происхождения – экто и энто дермы (помните, когда мы были в форме трубки – гаструлы?), т.е. на коже (2 м кв.) и всех производных первичной кишки (400 м кв.): желудочно-кишечный тракт, легкие и мочеполовой тракт.

Эти ткани постоянно контактируют с внешней средой, поэтому наш симбиоз с микробами в таком виде был неизбежен. Чтобы бактерии нас не переварили, мы отделяемся от них полисахаридом мукозой (которую они и едят).

Роль бактерий

То, что бактерии играют важную роль в функционировании человека доказывают 170 миллионов долларов, потраченных на расшифровку генома микробиома. Однако, даже несмотря на потраченную сумму, на данный момент мы можем идентифицировать далеко не всех.

Бактерии сопровождают нас еще с утробы матери – уже у эмбриона можно обнаружить их немногочисленные колонии. А при рождении естественным путем мы получаем огромный пул бактерий, которые помогают нам развиваться.

50% бактерий обитает в кишечнике, поэтому именно кишечную микрофлору любят сравнивать с отдельным органом и есть за что:

•бактерии выделяют огромное количество веществ, которые через лимфу, кровь, нервы разносятся по всему организму и влияют на различные процессы (например, нейромедиаторы)

•Переваривают клетчатку за нас (т.к. у нас нет ферментов для этого)

•Синтезируют вместо нас витамины: К, В1-3, 5,6,9,12, D

•Держат иммунную систему в тонусе: бактерии дают постоянную антигенную нагрузку, что тренирует иммунные клетки

Кишечник и мозг

Огромный хайп сейчас существует вокруг оси Мозг-Кишечник. Считается, что кишечник общается с мозгом с помощью 2 систем:

•Через нервы

•Через циркуляторную систему:

- гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая (ГГН) ось:
данные органы отвечают за стресс, из-за чего кишечник очень чувствителен к любым стрессовым факторам. Мы лично это чувствуем при остром стрессе в виде «медвежьей болезни», при хроническом – нарушении микробиома с последующим развитием синдрома раздраженного кишечника. А еще к этой связи любят приписывать «чувство нутра», когда кишечник раньше мозгов заценил опасность и возможный стресс и мы как будто чувствуем это животом

- регуляторы иммунной системы:
«молекулярные бактериальные паттерны» бактерий, например, липополисахариды, липопротеины, флагеллин, ДНК: стимулируют иммунные клетки вырабатывать воспалительные цитокины – защита против патогенных микробов. При нарушении состава бактерий, происходит усиленная продукция цитокинов – они идут в мозг, устраивают там воспаление, что влияет на настроение и поведение

- гормоны

- бактериальные метаболиты:
* Короткоцепочечные жирные кислоты укрепляют гематоэнцефалический барьер через повышение продукции окклюдинов – белков связи, тем самым усиливают защиту мозга против токсичных веществ
* нейротрансмиттеры: те самые эндорфины, ГАМК и др., которые тоже влияют на наше настроение и поведение

Как мы влияем на жизнь друг друга

Очевидно, что наш союз с бактериями – это взаимовыгодный симбиоз. Однако, эти отношения очень хрупкие. У нас живут не только полезные бактерии (например, лакто и бифидо), но и условно патогенные, которые при определенных условиях не причиняют нам вреда.

К сожалению, бактерии не успели приспособиться к изменению нашего образа жизни, произошедшего пол влиянием технического прогресса.

Появились антибиотики, пища с высоким уровнем быстрых углеводов, кесарево сечение и куча хронического стресса.

Все эти факторы ведут к развитию дисбиоза: снижению количества полезных бактерий и увеличению количества условно патогенных бактерий. Чем они плохи:

•как и мы, они любят вместо овощей, содержащих полисахариды, всякие быстрые углеводы (вкусняшки) - а это меняет пищевое поведение и может способствовать ожирению

•запускают хроническое воспаление как в кишечнике, так и во всем организме – проблемы с пищеварением, кожей, развитие иммунных заболеваний, ухудшение настроения, поведенческих навыков

Как помочь хорошим бактериям

В качестве простого лечения дисбиоза существуют про и пребиотики. Пробиотики – это живые бактерии (высушенные или в жидкой форме), в простом варианте – кисломолочные продукты (кефиры, йогурты и тд), пребиотики – еда для бактерий (сахара и волокна).

Существует огромное количество исследований, показывающих как их эффективность, так и бесполезность при лечении аутоиммунных, психиатрических и онкологических заболеваний.

Некоторыми исследователями считается, что толк от них может быть, если употреблять их минимум месяц – бактерии действительно остаются в нашем кишечнике и помогают сохранить баланс состава микрофлоры.

Согласно исследованиям, показывающим, что это не эффект плацебо, можно отметить снижение уровня кортизола (гормона стресса) после приема пробиотиков, а с ним и снижение тревожности, повышение настроения (все это оценивалось по диагностическим шкалам).

Ну и не забываем про классические методы:
– здоровый сон: защита от стресса, а значит залог сохранения баланса микробиома
– овощи и фрукты: в них клетчатка, которую очень любят полезные нам бактерии. Советуют употреблять 5 порций (сколько умещается в ладошки) овощей в неделю
–прием пробиотиков во время лечения антибиотиками

Дисбиоз и заболевания

Ученые уже давно заметили, что у больных и здоровых людей различается состав микрофлоры. Чтобы доказать взаимосвязь наличия дисбиоза и развития того или иного заболевания, брали стерильных мышек и подсаживали им бактерий от пациентов. В итоге наблюдали схожую клиническую картину. Однако, кроме вывода, что залогом основой является разнообразие бактерий, более точных оценок пока не появилось.

Т.е. на данный момент можно сказать, что преобладание какого-то вида бактерий может вызвать воспалительную реакцию, которая может перейти в системную хроническую. А это, как мы помним, влияет на все системы и органы.

Сейчас ученые обнаружили взаимосвязь дисбиоза с развитием:

* Диабета: понижение чувствительности к инсулину
* Сердечно-сосудистых заболеваний: хроническое воспаление сосудов способствует образованию холестериновых бляшек
* Депрессия, шизофрения: нарушение баланса нейромедиаторовОжирение: бактерии, любящие высококалорийную пищу определяют пищевое поведение и располагают к набору веса

* Аутоиммунных заболеваний: хроническое воспаление нарушает адекватную работу иммунных клеток, появляются аутореактивные лимфоциты

* Аутизма: хроническое воспаление в мозге влияет на поведение

Роль вирусов

С вирусами история сложнее, т.к. их не так просто изучать. Около 8 % генома человека состоит из вирусных последовательностей, оставшихся после перенесенных инфекций. Генетического материала ретровирусов примерно в 20 раз больше, чем генов человека.

К сожалению, мы очень мало знаем, как гены вирусов повлияли на наше развитие. Пока из таких примеров изучено лишь несколько:

•Считается, что белок Arc у нейронов имеет вирусоподобную природу (скорее всего, достался нам от архивирусов) и участвует в процессе создания памяти. Он делает нейронные связи более специфичными (т.е. когда один нейрон передает через синапс нейротрансмиттер другому, это белок снижает активность соседних нейронов)

•У эмбрионов обнаружили экспрессию генов ретровирусов HERVK, которые, скорее всего, попали с ДНК от сперматозоида или яйцеклетки и защищают эмбрион от инфекции другими вирусами.

•Возможно и синтициальные белки, необходимые для формирования плаценты, также достались нам от HERVK - отголоски способности вируса инвазироваться в клетки

Роль грибов

С микрогрибами, как выяснилось, мы тоже дружим. Помните противную плесень, которая растет на продуктах и во влажных помещениях? Так вот некоторые представители этих мерзких грибков живут в нас - каждый человек является носителем от 9 до 23 штаммов.

Живут они:

•В полости рта: различные виды Candida (вызывает кандидоз), Cladosporium (триггер астмы), Aureobasidium (причина инфекции у пациентов с пересаженными органами), Saccharomyces boulardii, Aspergillus, Fusarium and Cryptococcus

•На коже: различные сообщества в зависимости от местоположения на теле (потенциальные возбудители дерматомикозов)

•В легких: Aspergillus, у больных муковисцидозом и другими заболеваниями легких преобладают различные виды Candida

Скорее всего, роль грибов – это опять же поддержание иммунного тонуса и сохранение баланса с бактериями. Изменения в составе бактерий или грибов могут привести к увеличению количества грибов и развитию заболеваний. Например, дрожжи Pichia подавляют рост Candida и других патологических видов грибков.

В экспериментах с мышами выяснили, что грибки взаимодействуют с иммунной системой, чтобы контролировать воспаление в кишечнике, а взаимодействие между грибками и бактериями в кишечнике усугубляет аутоиммунный ответ организма при болезни Крона.

Роль простейших

Простейшие – это одноклеточные организмы с ДНК, упакованным в ядро.

У нас живут некоторые виды простейших и то только в кишечнике (как неделю, так и годы), а попадают они туда с едой. К счастью, они безопасны даже для людей с иммунодефицитом.

Если на фоне отсутствия каких-либо симптомов обнаруживаются данные простейшие – это норма и изгонять их из организма не надо!!!

Будьте бдительны, чтобы вам не назначили лишних препаратов.

Калотрансплантация

Первое упоминание о лечении калотрансплатцией было описано в Китае: врач Ге Хонг в четвертом веке давал пациентам с тяжелой диареей пить «желтый суп». Во время Второй мировой войны теплый верблюжий стул использовался немецкими солдатами для лечения бактериальной дизентерии.

Только В 1958 году калотрансплантация с помощью фекальной клизмы впервые была применена в современной медицине при лечении псевдомембранозного энтероколита с тяжелой диареей, связанной с приемом антибиотиков.

Сейчас же данная процедура гораздо более эстетична: из стула здорового донора выделяют бактерии и пересаживают их пациенту. Таким способом лечат желудочно-кишечную инфекцию Clostridium difficile, устойчивую ко всем антибиотикам.

Описаны положительные результаты при лечении болезни Крона, язвенного колита, аутизма, болезни Паркинсона, рассеянного склероза, синдрома хронической усталости и синдрома раздраженного кишечника.

Пересаженные бактерии от худых доноров пациентам с ожирением способствовали значительному повышению чувствительности к инсулину уже через шесть недель.

Кто венец эволюции?

У меня есть утрированная конспиралогическая теория (конечно, я несерьезно....но кто знает XЪ), что на самом деле это бактерии управляют миром, ведь они являются одними из самых распространенных живых существ на земле – живут как во внешней среде, так и в других живых организмах. Ну и появились они одними из самых первых, сохранив за все эти миллионы лет свою практически первичную форму и функции.

Может, это именно они управляют нами, чтобы мы выстраивали свое поведение наиболее выгодно для них?? Как, например, некоторые паразиты, которые меняют поведение хозяев и заставляют их вылезать на открытые места, чтобы их съели, и так они бы захватили новый ареал.

Обитая на коже, бактерии могут менять запах пота – а это наше немое общение, обитая в кишечнике – влияют на поведение, настроение и иммунную систему. Вот они и сводят разводят нас, решают мировые дела и устраивают войны.

И ведь мы умрем, а они останутся.

Так кто тут венец эволюции?

Ресурсы

Роль микробиома: Mohajeri MH, 2018, DOI: 10.1007/s00394-018-1703-4

Микробиом и мозг: Evrensel A, 2016, doi: 10.9758/cpn.2016.14.3.231�

Роль вирусов: https://www.chemistryworld.com/features/how-a-virus-ancestor...

https://med.stanford.edu/news/all-news/2015/04/viral-protein...

Роль грибов: https://www.npr.org/sections/health-shots/2016/04/16/4743757...

Роль простейших: https://www.cdc.gov/parasites/nonpathprotozoa/index.html

Интервью, лекции популяризатора науки Дмитрия Алексеева, например https://www.youtube.com/watch?v=ryPiDsT3E34