Джулия ЭндерсОчаровательный кишечник. Как самыймогущественный орган управляет нами
 Скачать 6.19 Mb.
|
|
В нашем кишечнике проживают археи, питающиеся отходами остального сообщества микроорганизмов и способные к свечению. Вернемся к главному вопросу. Классифицируя бактерии, можно выделить более 20-ти основных больших групп. Эти группы имеют столько же общего, сколько человек и протисты, то есть практически ничего. Кишечная микрофлора представлена пятью основными сообществами: Bacteroides и Firmicutes, Proteobacteria, Actinobacteria, Verrucomicrobia. Внутри этих больших групп также существует деление, вплоть до семейств. В пределах семейства представители того или иного вида обладают относительно схожими свойствами. Бактерии составляют более 90 % всех жителей микрофлоры кишечника. У них похожий рацион, внешние характеристики, их организмы функционируют практически одинаково. Единичные представители носят впечатляющие имена, такие как, например, Bacteroidetes uniformis, Lactobacillus acidophilus или Helicobacter pylori. Королевство бактерий огромно. Схематическое представление основных групп и подгрупп микрофлоры кишечника. Лактобактерии, например, относятся к типу Firmicutes. Разыскивая в человеке определенную бактерию, все равно встретишься с какой-то ранее незнакомой или, наоборот, знакомой, но увидишь ее в самом неожиданном месте. Группа ученых из США в рамках полуигрового эксперимента исследовала микрофлору одного пупка. И встретили там представителей, которые до того дня были известны как обитатели морской среды в морях по соседству с Японией. При этом испытуемый никогда в жизни не был в азиатском регионе. С глобализацией мы имеем дело не только в случае превращения чебуречной в «Макдоналдс», но и когда дело доходит до обитателей нашего пупка. Ежедневно миллиарды микроорганизмов путешествуют по всему миру, не платя ни копейки за проезд. Количество микроорганизмов, которые находятся в кишечнике, превышает общее количество всех клеток в человеческом организме. У каждого человека имеется своя огромная коллекция микроорганизмов. Можно даже взять бактериальный отпечаток пальцев. Если изучить мазок с шерсти вашей собаки и проанализировать генотип бактерий, то картина будет сходной с результатами исследования бактериального состава на ваших руках. Прикасаясь к предметам, мы оставляем на них свой бактериальный след. И для каждого из нас характерен свой бактериальный отпечаток. Наш кишечник обладает похожей уникальностью. И как могут медики со стопроцентной вероятностью советовать, что нам пойдет на пользу, а что повредит? Три простых правила позволят оживить вашу кишечную флору. 1. Всегда тщательно пережевывайте пищу! 2. Ешьте в покое, а не тогда, когда вы устали и напряжены, и не тогда, когда у вас холодные кисти рук и стопы (потому что тогда и кровоснабжение кишечника будет плохим). 3. Ешьте только тогда, когда чувствуете голод. В рамках проведения экспериментов индивидуальность организма всегда является серьезной помехой! Но тот, кто задается вопросом о влиянии бактерий кишечника на состояние нашего здоровья, совсем не желает получить в ответ: «Итак, господин Майер, у вас выявлены типично азиатские и еще какие-то редкие образцы». Нам в любом случае нужна какая-то унифицированная схема, чтобы получать ответы на интересующие нас вопросы. Если ученые выделяют тысячи различных видов бактерий в кишечнике, встает вопрос: достаточно ли обобщенной классификации штаммов или нужно рассматривать каждый имеющийся вид отдельно? Кишечная палочка E.coli и ее злобный близнец энтерогеморрагическая е. coli относятся к одному и тому же семейству. Отличия минимальны. Однако их нельзя не заметить. Энтерогеморрагическая e.coli является возбудителем очень опасной диареи и вызывает развитие кишечных кровотечений. Поэтому исследовать микроорганизмы только на уровне семейств или родов не всегда информативно, особенно если речь заходит о самых вредных для нас представителях. Генофонд наших бактерий Гены – это возможности. Гены – это информация. Гены могут навязывать качества или предлагать возможности. Прежде всего, гены – это планы. Многие из них не могут включаться в работу, пока их никто «не читает» или не использует. А многих из них никак не обвести вокруг пальца. Они решают, например, появляется на свет человек – или бактерия. Некоторые гены являются генами отсроченного действия (например, гены, регулирующие развитие старческой пигментации). Некоторые, возможно, и имеют место быть, но достоверные данные об их существовании отсутствуют (например, ген, отвечающий за размер груди). Для кого-то это плюс, а для кого- то – повод для расстройства. Чтобы понять, как микробы кишечника воздействуют на здоровье и самочувствие человека, очень важно оценить их генетический потенциал. У наших кишечных бактерий суммарно имеется в 150 раз больше генов, чем у человека. Этот генофонд называется микробиомом. Если бы мы могли отобрать для себя 150 различных живых существ, чьими генами мы хотели бы обладать, интересно, кого бы мы выбрали? Кто-то подумает о силе льва или преимуществе иметь крылья, как у птицы, идеальном слухе, как у летучей мыши, или возможности иметь практичный домик, как у улитки. Обзавестись генами бактерий целесообразнее из практических соображений. Бактерии легко заглатываются, раскрывают свои способности в кишечнике и приспосабливаются к нашему образу и стилю жизни. Никому не нужно постоянно таскать на себе домик, как улитка, никому не нужны пожизненно ферменты для переваривания молока, и они постепенно исчезают из нашего организма после окончания периода лактации. На сегодняшний день у нас нет возможности просмотреть все гены всех живущих в нас бактерий. Некоторые гены можно попробовать нацеленно выискивать, если знать об их существовании и молекулярном строении. Например, у малыша больше активных генов, ответственных за переваривание материнского молока, чем у взрослого человека. По микрофлоре кишечника можно составить портрет человека! В кишечнике человека, склонного к ожирению, присутствуют гены бактерий, ответственных за расщепление углеводов, у пожилых людей меньше бактериальных генов, способных бороться со стрессом, ген бактерии в Токио, например, отвечает за способность расщеплять морские водоросли, а тот же самый ген в Пфорцхайме (город на западе германской земли Баден-Вюртемберг) может выполнять уже другие функции. По бактериальному составу кишечника можно приблизительно определить наш возраст, конституцию или регион проживания. Бактериальный состав также может рассказать о способностях нашего организма. Парацетамол для некоторых людей может стать настоящим ядом. Некоторые бактерии синтезируют вещества, помогающие нашей печени нейтрализовать яды. Можно ли конкретному человеку бездумно глотать таблетки от головной боли, также решают бактерии нашего кишечника. Этого же совета следует придерживаться при выборе продуктов питания: защитное свойство сои против рака простаты, заболеваний сердечно-сосудистой системы и костной системы уже доказано. Более 50 % представителей азиатской расы извлекают из этого выгоду. У европейцев похожий эффект отмечен лишь в 25–30 %. И в основе данного феномена лежат вовсе не генетические и расовые различия. Все дело в определенных бактериях, которые преимущественно встречаются в кишечнике азиатов и перерабатывают компоненты сои в уникальные противоопухолевые вещества. Для ученых огромным достижением стал метод выделения единичных генов бактерий, которые регулируют это свойство. Однако остается вопрос: «Как влияет бактерия на наше здоровье в целом?» В упомянутом примере мы уже получили один из ответов. Но нам же нужно знать больше. Мы хотим понимать процессы в совокупности. Если мы взглянем на многочисленные гены бактерий, среди них найдутся группы генов, перерабатывающие анальгетики или соевый субстрат. Но преобладают общие способности: каждый микробиом содержит гены, ответственные за процессы расщепления углеводов, белков или синтез витаминов. В одной бактерии около тысячи генов. В кишечнике – тысячи биллионов бактерий. Первый результат анализа на идентификацию генов бактерий (картирование генов) представлен не столбцами или круговой диаграммой, а как целое произведение художественного искусства. Однако при изучении микробиома возникает одна проблема. С той же проблемой столкнулись представители «поколения google». Мы ставим вопрос – и 6 миллионов источников готовы предоставить нам ответ одновременно. Но ведь нам нужен единственно верный ответ. Мы начинаем более точно формулировать вопрос, тщательнее сортировать и искать ключевые слова. Первым шагом в данном направлении было открытие трех энтеротипов в 2011 году. Ученый Гейдельбергского университета (Германия) с помощью современной аппаратуры изучал бактериальный ландшафт. Он предполагал увидеть привычную картину: хаотичная смесь всевозможных бактерий, их скопление и незнакомые разновидности. Результат был ошеломляющим. Несмотря на разнообразие, в кишечнике однозначно царила строгая упорядоченность. Одно из трех семейств бактерий так или иначе находится в определенном типе кишечника в абсолютном большинстве. За счет этого в неразберихе из тысяч семей уже имеется какой-то определенный порядок. Три типа кишечника Принадлежность к одному из трех типов кишечника зависит от того, какое из трех семейств бактерий преобладает в микрофлоре кишечника. Существует три семейства: Bacteroidetes (бактероиды), Prevotella (превотеллы), Ruminococcus (руминококки). Ученые выявили, что одно из трех семейств присутствует у азиатов, американцев и европейцев вне зависимости от возраста и пола. Принадлежность к одному из типов, возможно, предопределяет целый ряд свойств организма: способность делать из сои целебный субстрат, иметь крепкие нервы или повышенный риск к каким-либо заболеваниям. Представители традиционной китайской медицины посетили Гейдельбергский университет и пришли к выводу о возможности синтеза сведений современной медицины и древних познаний. В классической китайской медицине все люди делятся на три группы в зависимости от того, наблюдается ли у них терапевтический эффект от приема определенных растений, например инжира. Семейства бактерий в нашем организме обладают различными свойствами. Они расщепляют пищу на различных уровнях, синтезируют многочисленные вещества и нейтрализуют яды. Кроме того, они способны стимулировать рост колоний других представителей микрофлоры или подавлять его. Бактероиды Бактероиды (Bacteroidetes) – самое известное и многочисленное семейство. Это специалисты по расщеплению углеводов, поскольку имеют гены, которые при необходимости запускают цепочку синтеза фермента, необходимого в этом процессе. Едим мы стейк или большой лист салата или, подвыпив, жуем салфетку, бактероиды сразу пытаются выяснить, какие ферменты необходимы, ведь их основной задачей является получение энергии. Бактероиды влияют на вес человека. Благодаря их способности из всей пищи извлекать максимум энергии бактерии данного семейства считаются «хранителями» маленького веса у человека. В действительности же бактероиды, скорее всего, любят мясо и насыщенные жирные кислоты. Они встречаются преимущественно в кишечнике человека, который любит колбасу и колбасные продукты. Влияют они на увеличение веса или, наоборот, заботятся о минимуме жировых запасов – вопрос до сих пор остается открытым. В организмах, в которых обитают бактероиды, как правило, также встречаются парабактероиды (Parabacteroides), задачей которых является поставка максимального количества калорий нашему организму. Такой тип кишечника уникален тем, что он способен синтезировать большое количество биотина. Биотин также называют витамином В 7 или витамином Н. Этот витамин был открыт в 30‑х годах в процессе работы над созданием средства от кожного заболевания из-за избыточного белкового питания. Витамин Н нейтрализует яд, который присутствует в сыром белке и носит название авидин. Кожное нарушение развивается при недостатке витамина Н. Низкий уровень витамина Н обусловлен тем, что большая его часть уходит на нейтрализацию авидина. Следовательно, страсть к потреблению сырых белков приводит к дефициту витамина Н и кожным нарушениям. Не знаю, ел ли кто-то из вас такое большое количество белков, чтобы выявить эту взаимосвязь. Кто в будущем сможет съесть столько авидина, чтобы протестировать на себе его взаимосвязь с витамином Н, скорее всего, ответит на этот вопрос и на время почувствует себя… свиньей. Да-да, свиньей, заблудившейся в поле с генномодифицированной кукурузой. Для того чтобы сделать кукурузу менее привлекательной для вредителей, в геном растения был искусственно внедрен ген, который запускает синтез авидина. Если вредители или дикая свинья съедают растение, они отравляются. Но когда человек готовит такую кукурузу, он может не опасаться отравления, если она хорошо термически обработана (вспомним историю с сырым яйцом). О том, что бактерии нашего кишечника могут синтезировать витамин Н, известно, потому что его количество в организме выше, чем то, что поступает с пищей. Поскольку сами клетки организма не способны синтезировать биотин, бактерии кишечной микрофлоры являются минизаводами по его производству. Биотин нужен организму не только для красивой кожи, блестящих волос и крепких ногтей, кроме этого, он принимает участие в важнейших обменных процессах синтеза углеводов и жиров в клетках организма и в расщеплении протеинов. Недостаточное содержание биотина, помимо негативного влияния на состояние волос, ногтей и кожи, может также стать причиной развития депрессивных состояний, сонливости, подверженности инфекционным заболеваниям, изменений со стороны нервной системы, повышенного уровня холестерина. Список симптомов дефицита биотина впечатляющий. Почти каждый симптом вы можете легко применить к себе. При этом можно страдать от хронического насморка или быть в состоянии подавленности и иметь при этом нормальную концентрацию биотина в организме. Что касается холестерина, то его повышенный уровень в большинстве случаев является результатом злоупотребления салом, завтраками из сырых яиц, содержащих авидин. Существует ряд признаков, по которым можно определить дефицит биотина. Кстати, для превращения биотина в активную форму организму необходим магний; и если у вас дефицит этого микроэлемента, может возникнуть недостаточность биотина. К группе риска относятся лица, длительное время употребляющие антибиотики или другие медикаменты, злоупотребляющие алкоголем, пациенты с больными почками, после резекции тонкого кишечника. Такие люди нуждаются в дополнительном приеме биотина в виде пищевых добавок. К здоровой группе подверженных дефициту биотина относятся беременные: малыши забирают биотин из организма матери, как старый холодильник – электричество. На сегодняшний день не проводились исследования на предмет количества биотина, синтезируемого бактериями кишечника. Мы знаем, что некоторые бактерии могут синтезировать вредные для большинства хороших бактерий вещества типа антибиотиков, что, в свою очередь, может стать причиной дефицита биотина. Определение вида бактерий, больше склонных к развитию дефицита биотина, могло бы стать занятной темой для проведения очередного исследования. Бактероиды имеют успех не только из-за своих способностей синтезировать важные компоненты, но и благодаря поддержке со стороны других представителей микрофлоры. В кишечнике имеются бактерии, беззаботно проживающих там благодаря своей способности выметать мусор вокруг бактероидов, которые ценят чистоту и в чистом пространстве работают куда эффективнее. Уборщики, в свою очередь, имеют постоянный источник питания. Обезвреживающие бактерии могут больше: они не только перерабатывают мусор, но и синтезируют из него вещества, которые снова используются бактероидами. В некоторых обменных цепочках бактероиды сами ферментируют отходы кишечного тракта: требуется атом углерода для синтеза какого-либо компонента, и они его захватывают в полости кишечника, поскольку углерод является мусором обменных процессов и находится в достаточном количестве. Превотелла Превотелла (Prevotella) является противоположностью бактероидов. Согласно данным исследований, она любит обитать и в организме вегетарианцев, и у тех, кто умеренно употребляет белковые продукты, а также у приверженцев мясного рациона. То, что мы едим, далеко не решающий фактор, предопределяющий состав микрофлоры нашего кишечника. У превотеллы также есть бактерии-коллеги, с которыми она вместе работает, – Desulfovibrionales. У них зачастую наблюдаются длинные жгутики, за счет которых они осуществляют движение и помогают превотеллам снабжать нашу слизистую необходимыми протеинами. Эти белки они могут также потреблять в пищу или что-то из них строить. В процессе работы превотелла выделяет соединения серы. Мы знаем, как пахнет сера, когда варим яйца. Если бы не Desulfovibrionales, нейтрализующие серу, превотелла бы не могла нормально функционировать в образовавшемся вокруг нее серном болоте. Этот газ, сероводород, по сути своей, не является вредным, пока концентрация его минимальна. Наш нос не любит этот запах – это мера предосторожности организма, поскольку в высоких концентрациях этот газ представляет собой угрозу для нашего здоровья и даже жизни. В атмосфере соединений серы и странного запаха в этом типе кишечника синтезируется тиамин, компонент, более известный как витамин В 1 , один из самых важных витаминов. Нашему организму он требуется не только для питания нервных клеток, но и для формирования оболочек нервных волокон из молекул липидов. Дефицит тиамина может быть одной из причин неврологических расстройств типа тремора или нарушений памяти. |