Уявіть собі спільноту мільярдів мікроскопічних живих істот, у яких конкуруючі та співпрацюючі види живуть у неймовірному різноманітті. Що робить все це справді цікавим; все це в нашому тілі. Мікроби живуть на поверхні нашої шкіри, у нахилах нашого тіла, в ротовій порожнині та в кишечнику. Однак відкриття не є новим, проте медичне значення цієї неймовірно складної системи лише починає визнавати.

знання

Зростаюча група біологів розглядає людину не лише як нащадка яйцеклітини та сперми, що об’єднуються в момент запліднення, але як частину складної системи. Всі ми без винятку живемо в тісному спілкуванні з мільйонами інших живих істот.

Вважається, що в нашому організмі мікробів у 10 разів більше, ніж клітин у нашому тілі. Більш того, вони більш-менш різні. Клітини нашого тіла складають приблизно Вони несуть 23 000 генів, усі ми успадкували від батьків. На відміну від них, кількість генів бактеріального походження становить 3 мільйони. Безсумнівно, більшість з них відповідають за розвиток однакових властивостей. Однак кількість генів, які не потрапляють до цієї категорії та збільшують генетичну складність системи, не є незначною.

Відповідно до цього сприйняття, людина утворює органічне ціле разом з бактеріями (мікробіотою), що живуть у її тілі. Цей зв’язок був створений в результаті тисячолітнього процесу спільного розвитку, вирівнювання (коеволюції). Співіснування ґрунтується на взаємній вигоді, в обмін на сировину та захищене середовище існування бактерії, що живуть у нас, постачають нам важливі поживні речовини, вони також виконують захисну роль для здоров’я, сприяють загальному добробуту господаря. Однак при гомеостазі баланс неміцний, можливо, під певним впливом корисні або принаймні нешкідливі мікроби обернуться проти нас і спричинять різні захворювання в організмі - це поки що не нове.

Що дивує, так це спектр захворювань, про які йдеться. Це не гострі інфекції, які клінічна медицина лікує все новими та новішими препаратами (нехтуймо зараз стійкістю до антибіотиків). Ми маємо ефективний арсенал для знищення бактерій, хоча ми дуже мало знаємо про види, в яких живемо, та їх роль.

Цікаво, що, як і новий підхід, роль мікробів значно більша, ніж хтось міг би подумати при хронічних захворюваннях у розвинених країнах - ожирінні, цукровому діабеті, серцевих захворюваннях, астмі, РС та інших неврологічних захворюваннях, таких як аутизм.

Яким є життя бактерії?

Бактеріальну флору людини можна навіть зрозуміти як самостійний орган. Він важить близько 1 кг, як і багато інших наших органів. Він не "відчутний", як будь-який орган, але його можна зрозуміти, як клітини імунної системи, розкидані по всьому тілу.

Наскільки нам відомо, можна виділити близько 100 великих груп бактерій, і кожна має більш-менш різний метаболізм. З них чотири групи представлені в кишковому тракті людини: актинобактерії, бактероїдети, фірмікутети та протеобактерії.

Також у кожному географічному регіоні, подібно до сучасної картини ландшафту, бактерії, що живуть у людей, демонструють різний характер. Наприклад, у маленької дитини, яка живе в Малаві чи Венесуелі, в кишечнику набагато більше бактерій, що продукують рибофлавін, ніж у північноамериканських або європейських колег. Крім того, використання поживних речовин у грудному молоці також є більш ефективним у їхньому випадку. Існує кілька глікозидних гідролаз для перетворення гліканів у корисні цукри.

Однак гени, що кодують вищевказаний фермент, не знайдені в геномі людини, вони можуть вироблятися лише бактеріями. А молока в цих вуглеводах багато. Це прекрасний приклад механізму дії коеволюції!

Мікроби також відіграють важливу роль у харчуванні в подальшому житті. Ми не змогли б розщепити і використати багато складних вуглеводів, якби ми могли покластися лише на власний генофонд та ферменти, які вони кодують. 10-15% енергії, яка використовується середньостатистичною дорослою людиною, забезпечується молекулами, отриманими та поглиненими бактеріями.

Ожиріння та гіпотрофія

Побачивши внесок мікробів у деградацію поживних речовин, постало питання: чи можуть вони відігравати роль у розвитку захворювань на дефіцит або навіть ожиріння? У дослідженні США, проведеному в 2006 р., Вивчався склад бактеріальної спільноти в кишковому тракті осіб із нормальною та надмірною вагою. В останньому члени групи Firmicutes були присутні у більшій кількості і менше членів групи Bacteroidetes, ніж у худорлявих особин. Цікаво також, що ті, хто позбувся зайвої ваги, також перенесли склад бактеріального співтовариства в бік тих, що тонші.

За результатами експериментів на мишах мова йде не лише про адаптацію до зміненого середовища. Завдяки впливу виробництва гормонів, що регулюють накопичення та вивільнення жиру як енергії, виявляється роль бактерій у розвитку маси тіла. Це може пояснити давно відоме явище у тваринників: телята швидше набирають вагу, коли в раціон вводять антибіотики.

Продемонструвавши чіткий зв'язок між кишковими бактеріями та ожирінням, було також показано протилежне. Дослідження з участю дітей в Малаві показало, що неадекватно сформульована мікробіота призводить до недоїдання.

Остаточні докази у цій справі були надані своєрідними результатами досліджень близнюків. У половини пар близнюків, імовірно, годуючи подібним чином, один член був адекватно - тоді як інший недоїдав. Враховуючи вищевикладене, не дивно, що мікробіота таких близнюків була зовсім іншою. У разі недоїдання синтез вітамінів і розпад деяких складних вуглеводів також пригнічуються. Коли експериментально пересадили цих мікробів лабораторним мишам зі стерильним кишковим трактом, їх харчовий статус став подібним до донорського. Після цього існує ймовірність того, що гіпотрофія може виникнути навіть при достатньому кількісному та якісному харчуванні, саме завдяки складу бактеріальної спільноти, що мешкає в кишковому тракті людини.

Зв’язок між кишковими бактеріями та харчуванням здається очевидним. Асоціація не виявляється при цукровому діабеті, серцевих захворюваннях або розсіяному склерозі.

Серцево-судинні захворювання

Доступні результати досліджень серцевих захворювань як на мишах, так і на людях. При дослідженні взаємозв'язку між метаболітами та захворюваннями було встановлено, що мурашина кислота, що виявляється в сечі суб'єктів, наприклад це обернено пов’язано з артеріальним тиском, характерним показником серцево-судинного ризику. Оскільки первинними джерелами мурашиної кислоти в організмі є кишкові бактерії, цілком справедливо припустити, що мікроби в нашій кишковій системі можуть також впливати на наш кров'яний тиск.

Дослідження на мишах показали ще один можливий механізм розвитку серцево-судинних захворювань. Особливо виведені особини мають підвищену тенденцію до того, що артерії стають нееластичними. У цих випадках знищення флори кишечника антибіотиками значно зменшило частоту розвитку атеросклерозу, хоча причина досі не з’ясована.

Діабет 2 типу

Подібним чином, роль бактерій у розвитку діабету 2 типу ще потрібно з’ясувати. Шлунковий шунтування на шлунку Roux-en-Y для схуднення у людей, що страждають ожирінням, має цікаві побічні ефекти. Ожиріння можна успішно вилікувати за допомогою цієї процедури, що дивно, що 80% пацієнтів також страждали на діабет через кілька днів після процедури. Хірургічне втручання викликає помітну зміну складу кишкової флори, імовірно, призводить до поліпшення стану.

При діабеті 2 типу бактерії кишкової флори також можуть бути частиною молекулярного процесу чутливості до інсуліну.

Аутоімунні захворювання

Також підозрюється причетність бактерій до аутоімунних захворювань. У стінках кишечника знаходиться багато клітин імунної системи. Дослідження показують, що подібний аутоімунний механізм може лежати в основі діабету 1 типу, астми, екземи та розсіяного склерозу. Деталі незрозумілі, але можна припустити роль певних компонентів мікробіоти. Вони по суті обманюють імунну систему - яка пошкоджується власними клітинами організму.

У випадку з РС, дослідження на мишах підтвердило роль кишкових бактерій у патологічній функції імунної системи: в результаті цього нашого власного захисту система руйнує мієлінову оболонку для належного функціонування нервових клітин.

Однак наведені вище приклади порушують інше питання. Якщо бактерії кишечника можуть захворіти, чи зможемо ми навіть одужати від невиліковних хвороб, наскільки нам відомо сьогодні? Виробники йогуртів це озвучують роками. Допомогти зростанню корисних кишкових бактерій? Цілком логічно, що введення правильних бактерій із зовнішнього джерела призведе до поліпшення загального стану здоров'я.

Зіткнення культур

Дійсно, результати клінічних випробувань свідчать про те, що пробіотики можуть полегшити симптоми СРК. Досліджуючи кишкову флору пацієнтів, вона часто трохи відрізняється від звичайної. Однак сумнівно, чи спостерігається цей сприятливий ефект і у здорових людей.

У 2011 році на цю тему було опубліковано цікаве дослідження. У ході дослідження здорових однояйцевих близнюків було встановлено, що споживання йогурту не впливає на склад мікробіоти. Один із подружжя близнюків регулярно вживав йогурт протягом місяців, але змін не виявлено.

Вживаючи йогурт, в організм може потрапити мало видів бактерій. Однак існує механізм, за допомогою якого цілі бактеріальні спільноти можуть переноситися з одного кишкового тракту в інший. Це відомий метод трансплантації стільця.

На експериментальній основі процедура вже використовується в деяких лікарнях США, напр. Clostridium difficile для лікування інфекції. У США це вбиває 14 000 людей на рік. Це головним чином завдяки C. difficile штами з високим рівнем стійкості до більшості антибіотиків. Для цього потрібно використовувати «великі гармати», такі як ванкоміцин або метронідазол, які зазвичай вбивають більшу частину кишкової флори пацієнта. Якщо це станеться C.difficile без повного виведення бактерії, призводить до подальших ускладнень.

Лікування трансплантації фекалій пацієнтів, уражених інфекцією, має напрочуд гарні результати. Імплантовані бактерії починають надзвичайно швидко рости, заповнюють нижню частину кишечника і "відганяють" C. difficile-т. Зазначене в цій статті втручання було проведено 77 пацієнтам з ефективністю 91%. У пацієнтів, які не реагували, повторне втручання було успішним у переважній більшості випадків. Необхідні стандартизовані клінічні випробування, щоб зробити лікування загальноприйнятою практикою.

Нервова система відп. психічні розлади

Мабуть, найцікавішим питанням є взаємозв’язок мікробіоти та нервової системи. Давно відомо, що напр. Хворі на аутизм також страждають на проблеми з кишечником, і це часто супроводжується патологічною бактеріальною флорою. Більш конкретно, вони представлені у великій кількості в кишковому тракті Клострідій видів, які можуть зіграти вирішальну роль у розвитку стану.

Кожна екосистема характеризується конкуренцією, навіть якщо вона стабільна і продуктивна, флора кишечника людини не позбавлена ​​"внутрішньої боротьби". У змаганні за середовище проживання та поживні речовини a Клострідій види є зброєю фенольних сполук. Вони токсичні для клітин людини, у багатьох випадках із прикріпленою до них сіркою. У цьому сенсі знешкодження фенолів, які накопичуються в результаті росту бактерій, призводить до виснаження запасів сірки в організмі. Наявність сірки є важливою у багатьох фізіологічних процесах, наприклад також у розвитку нервової системи. Тому мікробіота незвичного складу вимагає високої ціни, за яку, крім усього іншого, «платить» центральна нервова система.

Звичайно, ще не доведено, що цей механізм є першопричиною аутизму. Однак відомий факт, що багато людей з аутизмом страждають порушеннями метаболізму сірки. Він розмножується в їх кишковому тракті Клостридії і вони, здається, погіршують ситуацію.

З мікробіологічної точки зору, вивчення мікробів стало значно простішим за рамки традиційних методологій культури з появою технологій секвенування ДНК.

Батьківська спадщина

Існує ряд захворювань, які накопичуються, з’являються в межах даної сім’ї, це спадкові захворювання генетичного походження. Не всі з них мають чітке генетичне походження. Може бути залучено полігенне успадкування, сукупний вплив факторів навколишнього середовища, або гени людини не несуть відповідальності.

Мікробіота нашого організму, імовірно, успадковується від наших батьків, хоча це не так ясно, як у випадку з генами. Багато бактерій мають материнське походження, потрапляючи в кишковий тракт при народженні або з навколишнього середовища в постнатальний період. Також можлива передача бактерій при деяких спадкових захворюваннях .

Хвороби з відомим генетичним походженням часто важкі для лікування, невиліковні та невиліковні, і, як правило, вимагають лікування протягом усього життя. Однак склад мікробіоти може бути модифікований інакше, ніж геном людини, за допомогою наркотиків.

Згадані вище приклади - лише короткий смак останніх захоплюючих наукових результатів, і якщо причинна роль мікробіоти підтвердиться при деяких захворюваннях, практика медицини може докорінно змінитися.

Імунні розлади та їх кореляція з мікробіомом кишечника

Модуляція кишкового бар’єру кишковою мікробіотою: патологічні та терапевтичні наслідки.

Клінічний огляд: Пробіотики у критичній допомозі.

Риносинусит та астма-мікробіом та нові перспективи.

Мікробіота кишечника обумовлює метаболічні захворювання у імунологічно змінених мишей.

Мікробіота товстої кишки в стані здоров’я та хвороб

Вплив мікробів кишечника на алергічні захворювання.

Між мікробами кишечника та мозком відбувається зв’язок.