Джулия ЭндерсОчаровательный кишечник. Как самыймогущественный орган управляет нами
 Скачать 6.19 Mb.
|
|
Бактерии способны синтезировать компоненты, которые через оболочку сосудов проникают внутрь головного мозга. Например, тирозин или триптофан. Обе аминокислоты в головном мозге перестраиваются в допамин и серотонин. Что такое допамин? Вы наверняка слышали о центре поощрения в головном мозге. Все наши удовольствия независимо от причины их происхождения сопровождаются выбросом допамина. Серотонин, скорее всего, большинству известен как гормон счастья и связан с депрессией. Серотонин приносит удовольствие и делает нас несколько сонными. А теперь давайте вспомним о последнем масштабном застолье. Ведь хотелось же, будучи сытым и довольным, прилечь на диван, правда? Теория гласит: наши бактерии нас поощряют, если они довольны едой, которую мы им поставляем. Это формирует у нас приятные ощущения. Бактерии, получив определенные блюда, влияют на формирование чувства насыщения. В многочисленных исследованиях было выявлено, что синтез сигнальных веществ, формирующих насыщение, значительно увеличивается, если мы едим то, что нравится нашим бактериям. Потому что мы употребляем продукты, которые в непереваренном состоянии поступают в толстый кишечник к нашим бактериям и там ими активно поглощаются. Рожки и тосты, например, к этим продуктам никак не относятся (подробнее об этом см. в разделе «Пребиотики»). В организме человека существует ген, который отвечает за предрасположенность к сильному ожирению, влияет на пищевое поведение человека и на выработку организмом инсулина Сигнал насыщения приходит с двух сторон: из головного мозга и со стороны остального организма. Иногда может происходить сбой в этом процессе: у человека может отсутствовать ген, отвечающий за формирование чувства сытости. Как вы догадываетесь, такое отклонение встречается у людей с избыточной массой тела. Согласно теории, в центре насыщения не формируется чувство сытости, мозг считает, что организм голоден, и посылает сигналы голода. Но не только головной мозг и ткани организма зависят от нашей еды, наши бактерии тоже хотят есть. Они относительно маленькие и особо ничего не значат – всего-то 2 кг бактерий в кишечнике. Что толку их спрашивать? Но стоит только задуматься, сколько же функций выполняет микрофлора кишечника, приходится согласиться, что и у нее есть право голоса и право на свои пожелания. Бактерии кишечника играют роль в тренировке нашей иммунной системы, помогают в переваривании пищи, синтезируют витамины, обезвреживают яды и медикаменты. Этот список можно продолжить, так что право на высказывание при насыщении бактерии точно имеют. До сих пор неизвестно, могут ли определенные бактерии вызывать определенные пищевые предпочтения или аппетит. Тот, кто долгое время не употребляет сладости, в какой-то момент перестает в них нуждаться. Тот «бактериальный представитель», который раньше в полости кишечника лоббировал интересы шоколада или мармелада, умер от голода? Ответа на этот вопрос нет. Прежде всего, организм нельзя рассматривать как снимок в двух проекциях. Головной мозг и остальное тело, бактерии и компоненты пищи – все это объединяется в четырехмерную модель. Изучая все четыре плоскости, можно продвинуться на пару шагов вперед. На бактериях можно плотнее затянуть гайки, чем на головном мозге или генетическом материале, именно поэтому процесс изучения микрофлоры кишечника такой захватывающий. Если долгое время не есть, например, шоколад, это войдет в привычку, а спустя какое-то время бактерии кишечника и вовсе забудут вкус шоколада, а значит, перестанут в нем нуждаться. Тот факт, что бактерии нас подкармливают, интересен не только с точки зрения растущего на животе и боках жира. Бактерии также принимают участие в дискуссии, когда речь заходит о липидах крови, таких как холестерин. Изучая микрофлору кишечника, можно найти ответы на вопросы об ожирении, повышенном холестерине, болезнях цивилизации, таких как гипертония, атеросклероз и диабет. Холестерин и микрофлора кишечника Взаимосвязь микрофлоры кишечника и уровня холестерина впервые была обозначена в 70‑х годах XX века. Американские ученые изучали воинов африканских племен масаи и удивились низкому уровню холестерина в их крови. Эти воины питались практически одним мясом, а молоко пили как воду. Избыток животных жиров в рационе тем не менее не вызывал у них повышения уровня холестерина в крови. Возникло предположение о возможном присутствии неизвестного компонента в молоке, который способен снижать уровень холестерина. С целью найти этот компонент ученые занялись изучением состава молока. Наряду с коровьим молоком исследовалось молоко верблюдов и даже крыс. Но снизить холестерин с помощью молока не получалось. В другом эксперименте над воинами племени масаи была предпринята попытка вместо молока давать растительный аналог Coffee-mate (низкокалорийный заменитель молока или сливок) с высоким содержанием холестерина. Уровень холестерина у испытуемых даже в этом случае все равно не поднимался. Такие результаты означали крах молочной гипотезы. Оказалось, что воины пили молоко в свернутом (кислом) состоянии, а для того чтобы молоко сворачивалось, требуется работа бактерий, но об этом никто не подумал. Бактерии – логичный ключ к эксперименту с Coffee-mate. Попавшие ранее в кишечник бактерии оставались там жить и функционировали даже после перехода на заменитель молока. Поэтому уровень холестерина оставался стабильным. Даже когда стало известно, что этот показатель снизился на 18 % благодаря потреблению скисшего молока, ученые все еще искали мифической компонент в молоке. Слепое усердие без особого успеха. Результаты этих исследований нельзя просто так брать на вооружение сегодня. Подопытные группы того эксперимента были очень маленькими. Представители племен масаи бодрствовали по 13 часов в день и один месяц в году постились. Потому сравнивать их с европейцами нецелесообразно. Однако о тех исследованиях вспомнили спустя десятилетия ученые, которые заговорили о «сознательности» бактерий. Существуют бактерии, «думающие» о холестерине? Почему бы не попробовать изучить их в лаборатории? В колбу с питательной средой при температуре 37 °C помещали клетки холестерина и лактобактерии вида Lactobacillus fermentus. Результат был ошеломляющим – холестерин был нейтрализован! Если не весь, то значительная его часть. Эксперименты могут идти в разных направлениях в зависимости от того, проводятся ли они в пробирке или в организме опистоконтов. Когда в научных публикациях я читаю: «Бактерия L.plantarum Lp91 способна снижать высокий уровень холестерина и нормализовать параметры крови, повышать «хороший холестерин» (ЛПВП) и снижать риск развития атеросклероза, что успешно было доказано в эксперименте с участием 112 сирийских хомяков», – я испытываю разочарование. Исследования на животных – это, конечно, первый шаг к тестированию на людях. Но если бы такие результаты удалось получить на группе из 112 американцев, страдающих ожирением, результат был бы более впечатляющим. Полученный на хомячках результат, тем не менее, играет важную роль. Исследования на мышах, крысах и свиньях по некоторым видам бактерий были настолько поразительными, что, казалось бы, целесообразно начать проводить эксперименты на людях. Животным регулярно вводились бактерии, и через какое-то время измерялся уровень холестерина. Применяемые бактерии, их количество, продолжительность или способ введения при этом были различными. В некоторых случаях опыт имел положительные результаты, в некоторых – нет. Достаточное ли количество бактерий выживает в кислой среде желудка для того, чтобы повлиять на уровень холестерина, – так и не было окончательно установлено. Первое действительно информативное исследование было проведено в 2011 году, в нем принимали участие 114 канадцев, которые два раза в сутки принимали в пищу специально приготовленный йогурт, содержащий бактерии Lactobacillus reuteri в особо стойкой к воздействию кислой среды желудка форме. В течение шести недель уровень плохого холестерина снизился на 8,91 %. Это 50 % терапевтического эффекта от приема легких медикаментов, снижающих уровень холестерина, только без побочных эффектов. В следующих исследованиях с другими штаммами бактерий удалось достигнуть снижения уровня холестерина на 11–30 %. В дальнейшем исследования подобного плана для проверки полученных результатов не проводились. Желчь в нашем организме является транспортным средством для жиров и холестеринов. Существует много бактерий различных видов, которые можно в будущем применять для проведения подобных экспериментов. Для того чтобы выбрать нужных представителей бактериального мира для участия в экспериментах, необходимо определиться, какие их функции нам интересны. Какие гены, отвечающие за нужные свойства, достойны нашего внимания. Главными кандидатами являются особи, имеющие BSH-ген. Этот ген отвечает за разложение желчных солей. Что общего между желчными солями и холестерином? Ответ скрывается в самом слове. Слово «холестерин» состоит из двух корней, в переводе с греческого обозначающих: «chol» – желчь и «stereos» – твердый. Холестерин впервые был открыт в составе желчных камней. Холестерин – это важный строительный материал для клеток организма. «Холестериновый каркас» составляет основу клеточных мембран и регулирует их проницаемость. От количества холестерина в мембране в известной степени зависит прочность клетки, ее способность к выживанию. Бактерии, имеющие BSH-ген, влияют на транспортную способность желчи. Растворенный холестерин и жир в желчи больше не участвуют в процессе пищеварения и выводятся наружу. Для бактерий такой механизм очень удобен. Они ослабляют силу желчи, которая способна разрушать мембраны их клеток, тем самым защищая себя от нападок желчи по пути в кишечник. Существуют также другие механизмы взаимодействия бактерий и холестерина: некоторые виды способны напрямую захватывать его для построения мембраны собственных клеток; они могут синтезировать из холестерина другие необходимые компоненты или манипулировать органами, синтезирующими холестерин. Большая часть холестерина синтезируется в кишечнике и в печени. В кишечнике процессы синтеза регулируют мельчайшие сигнальные вещества, выделяемые бактериями. Холестерин участвует в синтезе желчи, которая необходима для нормального пищеварения (преимущественно для эмульгирования и всасывания жиров в тонком кишечнике). На эти цели уходит 60–80 % ежедневно образующегося в организме холестерина. Здесь нужно быть предусмотрительнее и задаться вопросом: как себя чувствует организм, если ему приходится регулярно выводить холестерин в больших количествах? 70–95 % холестерина организм синтезирует самостоятельно – и это очень трудоемкий процесс! Благодаря избитому стереотипу о том, что холестерин – это очень плохо, становится не совсем понятно, зачем же его синтезирует сам организм. Холестерин участвует в синтезе гормонов надпочечников (кортикостероидов) – жизненно важных гормонов, которые помогают справляться со стрессом и участвуют в иммунном ответе, и половых гормонов (например, тестостерона, эстрогена и прогестерона). Избыток холестерина действительно несет негативные последствия, как и его низкое содержание в организме. Холестерин является компонентом для синтеза половых гормонов, витамина D, отвечает за стабильность клеток. В ходе исследований было выявлено, что низкий уровень холестерина является причиной нарушений памяти, депрессий или даже агрессивного поведения. Холестерин – предшественник витамина D, который вырабатывается нашим организмом под воздействием солнечных лучей. Особенно он важен для детей, так как участвует в формировании костно-мышечной и нервной системы, а также в минеральном обмене и синтезе гормонов. Холестерин – это загадочное соединение, которое участвует в синтезе важных компонентов. Избыток холестерина в организме действительно вреден. И в этом деле самое главное – соблюдать разумное равновесие. Наши бактерии не были бы нашими бактериями, если бы не помогали нам в этом. Многие бактерии синтезируют вещество под названием пропионат, которое блокирует продукцию холестерина. Другие синтезируют ацетат, который, наоборот, стимулирует его производство. Холестерин необходим для нормальной деятельности нервной системы. Ученые из Гарвардского университета доказали, что высокое содержание «хорошего холестерина» (ЛПВП) на 30–40 % снижает риск развития болезни Альцгеймера по сравнению с людьми той же возрастной группы со среднестатистическим уровнем холестерина. Думали ли мы, что глава, начинающаяся с описания малюсеньких бактерий, которые под микроскопом выглядят как маленькие звездочки на темном небе, закончится темами «Желание и сытость» и «Холестерин»? Давайте обобщим вышеизложенное. Итак, бактерии питаются вместе с нами, делают пищу более легко перевариваемой и синтезируют многие важные компоненты. Многие ученые рассматривают микрофлору кишечника как отдельный самостоятельный орган. Правильная работа кишечника отражается на работе всего организма. Как и другие органы нашего организма, микрофлора кишечника проходит свой путь формирования и развития, состоит из комплекса клеток и находится в постоянной функциональной взаимосвязи с другими отделами организма. Вредители: плохие бактерии и паразиты Как все в мире делится на плохое и хорошее, так и микроорганизмы бывают полезными и вредными для нашего организма. Всех «плохих» объединяет одно свойство – желание сделать как можно лучше… для себя. Сальмонеллы в шляпках Сальмонеллы – это многочисленный род энтеробактерий. Видов сальмонелл девять, а вот разновидностей их больше тысячи. Причем сальмонеллы вызывают не только заболевание под названием сальмонеллез. При разбивании яиц даже у бывалых поваров иногда просыпается ужас перед угрозой, которую могут таить в себе сырые яйца, – сальмонеллы! Каждый имеет в своем окружении одного-двух человек, у которых после поедания непрожаренного куриного мяса или сырого теста бывали приступы поноса и рвоты. Сальмонеллы могут попасть в нашу еду самыми неожиданными путями. Одни – в результате глобализации, в которую вовлечены курятина и яйца. Происходит это следующим образом. Самое дешевое зерно для корма – в Африке, оно транспортируется на европейский континент. В Африке живет очень много черепах и ящериц, которые распространяют сальмонелл, и те с зерном доставляются в наши широты. Дело в том, что сальмонеллы являются типичными представителями микрофлоры рептилий. Черепаха испражняется в поле, африканский фермер собирает с этого поля урожай зерна, которым в дальнейшем наши фермеры кормят кур. Для кур же сальмонелла является не чем иным, как возбудителем заболевания. Сальмонелла попадает в организм птицы и размножается в ее желудочно-кишечном тракте, а затем с экскрементами выделяется в окружающую среду. Поскольку для акта дефекации и кладки яиц у курицы имеется общее выводное отверстие, вместе с калом возбудитель сальмонеллеза попадает на поверхность скорлупы яиц, а в случае нарушения целостности скорлупы может попасть внутрь яйца. Но как же из полости кишечника сальмонеллы попадают в мясо птицы? Не самая приятная история. Фермы, занимающиеся производством дешевого мяса, осуществляют массовый забой кур в больших помещениях, где после отсечения голов тушки промывают в больших емкостях с водой. Эти чаны являются настоящим рассадником сальмонелл. На предприятиях, где убивается более 200 000 особей в сутки, достаточно парочки «плохих» кур, чтобы заразить остальные тушки. Это мясо затем поступает на прилавки наших супермаркетов. Если мясо хорошо термически обработано, то атаки сальмонелл на наш организм можно не бояться. Во внешней среде сальмонеллы могут жить довольно долго. Так, в фекалиях больных животных сальмонеллы чувствуют себя замечательно более двух лет. Несколько месяцев сохраняются сальмонеллы в копчениях и солонине, в сливочном масле – до полугода. Отлично чувствуют себя сальмонеллы и в сухой, и во влажной среде. Солнечный свет для сальмонелл губителен. Еще больше они боятся высокой температуры. Само по себе замороженное мясо не является источником инфекции. Ситуация меняется, когда замороженные тушки мы помещаем в раковину или салатник для размораживания. Замерзшие бактерии оттаивают. Огромная коллекция бактерий в нашей лаборатории состоит из возбудителей, которые хорошо переносят температуру в –80 °C и при размораживании восстанавливают свои функции и продолжают привычную жизнедеятельность. Разрушение сальмонелл происходит при нагревании среды до 75 °C. 10 минут при такой температуре – достаточные условия для гибели сальмонелл. Потому крайне внимательно нужно относиться не только к процессу приготовления мяса птицы, но и к обеззараживанию предметов, с которым оно контактировало. Если часть бактерий в продуктах питания были болезнетворными, результат контакта с ними мы можем заметить только в случае развития диареи. В остальном поглощение бактерий – это нормальный процесс, ведь каким-то способом мы должны пополнять видовой и численный состав нашей микрофлоры. При покупке яиц и мяса птицы напрямую от «биологически чистых» фермерских хозяйств, где животных кормят собственным выращенным кормом, риск столкнуться с сальмонеллами действительно ниже. Но заразиться можно и через самих работников этих ферм, которые тоже предпочитают дешевую курицу из супермаркетов. Если на обед все-таки пришлось отведать недостаточно хорошо обработанное мясо курицы, вместе с мышечными волокнами в организм попадает парочка сальмонелл. Для того чтобы развилось настоящее заболевание, необходимо, чтобы в организм поступило 10 000–1 000 000 сальмонелл. Миллион сальмонелл по величине – это почти как 1/5 крупицы соли. Как же такой мелочи удается повелевать такими гигантами, как мы, и обрекать нас на несколько дней заключения в туалете? Дело в том, что сальмонеллы размножаются невероятно быстро – это раз. Как только температура окружающей среды становится выше 10 °C, сальмонелла окончательно выходит из спячки и начинает расти. С помощью жгутиков она быстро добирается до кишечника, цепляется к слизистой кишечника, затем начинает проникать в клетки слизистой. Развивается сильное воспаление, жидкость в огромных количествах поступает в полость кишечника, чтобы вымыть возбудителя как можно быстрее. От момента попадания возбудителя в организм до открытия шлюзов и поступления воды в полость кишечника проходит от нескольких часов до пары суток. В случае если пациент не ослаблен, не маленький ребенок и не пожилой человек, самопромывание, организованное организмом, в большинстве случаев эффективно. |