Микробиом. То, что убивает, и то, что делает нас сильнее - Игорь Олегович Стома

Рис. 22. Что мы знаем о микробиоме спортсменов? Упражнения тренируют не только наше тело, но и повышают разнообразие нашего микробиома.

Как микробы влияют на наше пищевое поведение?

Мы уже вспоминали о том, что наши микробы влияют на наши предпочтения в пище. В одном из интереснейших экспериментов, опубликованных в 2022 году группой ученых из Питтсбурга, была проведена попытка поменять пищевые предпочтения «безмикробных мышей», то есть лабораторных животных, не имеющих своего микробиома. Для этого им выполнялась трансплантация микробиома от трех разных групп диких мышей, которые отличались своим пищевым поведением (вегетарианцы, мясоеды или всеядные). Что в итоге? Именно тип пересаженного микробиома определил то, какие пищевые предпочтения будут у лабораторных животных по итогу эксперимента.

Давно известно, что то, что мы выберем на завтрак, овсяную кашу и свежие овощи или жареную свиную котлету – существенно повлияет на состав бактерий в нашем кишечнике. Не только на состав, но и на метаболиты, химические вещества, вырабатываемые бактериями, и на активацию определенных генов в микробиоме, и на воспалительный или противовоспалительный характер биологически активных молекул в кишечнике. Но это «дорога с двусторонним движением»! Микробы тоже могут влиять на наш выбор того, что мы захотим съесть. Долгое время эта идея только обсуждалась учеными, но сегодня уже есть экспериментальные данные, которые говорят в пользу того, что наши микробы управляют нашим аппетитом. Группа ученых под руководством Карлоса Рибейро опубликовала в 2017 году результаты интереснейшего эксперимента на мухах-дрозофилах. Исследователи пытались установить, как микробиом реагирует на недостатки в питании и как, при восстановлении нормального питания меняются пищевые предпочтения. Для этого они последовательно убирали из состава продуктов по одной аминокислоте, необходимой для синтеза белка. Как известно, не все аминокислоты могут быть продуцированы организмом самостоятельно, некоторые должны поступать с пищей (незаменимые аминокислоты). К незаменимым аминокислотам у взрослого человека относятся: валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин, гистидин; для детей также незаменимым является аргинин. Итак, в описанном эксперименте после такой «дефицитной диеты» при возврате к обычному выбору продуктов у мух появилась повышенная тяга к употреблению пищи богатой аминокислотами или белком. При лабораторном насыщении же особыми бактериями (лактобациллами и ацетобактерами) эта тяга к высокобелковой пище не наблюдалась. Также известной реакцией на снижение качества питания у животных является снижение или исчезновение репродуктивной функции, что также происходило и в этом эксперименте. И, кстати, при введении вышеобозначенных бактерий репродуктивная функция не страдала, и мухи активно размножались. Вот так состав микробиома четко реагировал на дефицит питания и приказывал хозяину менять свое пищевое поведение. Как это работает? Вероятнее всего, это не только нервная ось «кишечник-мозг», но и определенные микробные метаболиты (токсины), которые с током крови попадают в мозг и передают сигнал о необходимости смены наших желаний подкрепиться. Вспомним, что гормон «хорошего настроения» серотонин почти полностью и гормон «удовлетворения» дофамин наполовину синтезируется в кишечнике. Последний, кстати, является частью «системы вознаграждения» нашего мозга за правильные действия, такие как прием вкусной пищи, приятные телесные ощущения. Сейчас предполагается, что при повышении разнообразия микробов кишечника с помощью пробиотиков или «микробных коктейлей» человек может оздоровить и свое пищевое поведение, ощущая при этом чувство сытости. Мы давно знаем, что микробы кишечника участвуют и в метаболизме ряда гормонов человека, непосредственно ответственных за чувство голода, включая, например, холецистокинин, который связывается с бактериальными рецепторами в кишечнике.

К тому же практикующие микробиологи, которые засевают бактериями специальные питательные среды, давно знают особые «пищевые предпочтения» многих бактерий. Бактероиды, например, предпочитают некоторые типы жиров, бифидобактерии нуждаются в растительной клетчатке, превотелла и аккерманзия любят углеводы. Когда эти бактерии недополучают свои «любимые блюда» – последствия могут быть весьма неприятными, вплоть до начала ими синтеза токсинов, опасных для хозяина-человека.

Итак, мы несомненно нужны не только нам самим. Мы нужны как планета для жизни нашим микробам, которые заинтересованы не только в поступлении к нам в кишечник продуктов, но и, кстати, в наших активных социальных контактах, так как наше общение с другими людьми обеспечивает еще и обмен нашими микробами. А это эволюционно важно и для мира микробов…

«Поцелуй, который поэты считают наивысшим слиянием душ, для ученого является лишь простым взаимообменом микробами через губы».

Сантьяго Рамон-и-Кахаль, Нобелевский лауреат по физиологии и медицине за 1906 год, «Беседы в кафе: мысли, анекдоты и откровения», 2024.

Глава 3

О болезнях людей в мире микробов

Долгие годы человечество воспринимало инфекционные болезни как кару богов. Причина их возникновения была выявлена сравнительно недавно, а до этого многие столетия врачами выдвигались все новые предположения. Среди них был и «дурной воздух», и нарушения тока жидкостей внутри тела, и промышленное загрязнение, и продукты гниения. Существовал даже врачебный термин, обозначавший «заразительные начала», вызывавшие болезни – «миазмы». Только с открытием микробов оформилась четкая концепция инфекционных болезней как заболеваний, вызванных микроскопическими существами. Некоторое время микробы воспринимались в медицине только как миниатюрные враги человечества, возбудители опасных болезней. С микробами нужно было бороться, и изобретение в середине XX века антибиотиков, казалось, ознаменовало победу людей. Но не зря микробы живут на планете намного дольше нас, бактерии быстро выработали механизмы устойчивости к антибиотикам и смогли распространить их среди себе подобных. А что мы знаем сегодня? То, что мы не можем жить без микробов внутри нас, а среди них как раз находятся триллионы наших сообщников, защищающих людей от опасных возбудителей болезни. Так формируется новый взгляд на природу болезней человека, о чем мы и поговорим в этой главе.

3.1. Экологическая концепция болезней взамен теории Коха

Вторая половина ХIX века стала золотым временем развития науки об инфекционных болезнях. Роберт Кох усовершенствовал методы микроскопии бактерий, выделения чистых культур микробов на питательных средах, доказал инфекционную природу туберкулеза, выявив микобактерию (палочку Коха). Начали формироваться принципы современной микробиологии.

При этом, как часто бывает в науке, при быстром развитии одного из направлений – начали пересматриваться основы других направлений медицины. В одно время с Робертом Кохом в Берлине, в другом крупном университетском центре, в Мюнхене трудился другой великий ученый – Макс фон Петтенкофер. Дискуссия о роли социальных факторов, условий жизни, бедности и голода в развитии эпидемий тогда приняла особенно актуальный характер. Роберт Кох и его ученики утверждали, что инфекционные болезни надо рассматривать отдельно от «социальной шелухи», так как их единственная причина – микроорганизмы, которые необходимо выявить методами бактериологии. Напротив, школа Макса фон Петтенкофера говорила о том, что