От рождения до старости: как триллионы микробов влияют на каждый этап нашей жизни

Присутствие в организме общего класса кишечных бактерий Clostridia защищает от пищевой аллергии. Фото: Argonne National Laboratory по лицензии CC BY-NC-SA 2.0

Чем больше ученые исследуют наших микробов, тем больше они узнают об удивительном влиянии этих крошечных организмов на то, как мы выглядим, действуем, думаем и даже чувствуем. Действительно ли наше здоровье и благополучие управляются бактериями, вирусами, грибками и простейшими, которые живут в нашем кишечнике, легких, на коже и глазных яблоках?

Когда мы говорим о микробиоме, то имеем в виду в первую очередь пищеварительный тракт, где обитает более 90% микроорганизмов тела. Однако микробы заселяют все места, где внутренняя часть тела встречается с внешней средой: глаза, уши, нос, рот, влагалище, задний проход, мочевые пути. Также микробы есть на каждом сантиметре кожи с наибольшей концентрацией в подмышках, в паху, между пальцами ног и в пупке.

Злоупотребление антибиотиками, изменение рациона питания, роды кесаревым сечением, а также кормление смесями напрямую влияют на нашу микрофлору Ecocosm

В исследовании, опубликованном в прошлом году, ученые доказали, что различные особенности темперамента ребенка связаны с отдельными родами микробов. Наблюдение Анны-Катарины Аацинки и ее коллег из Университета Турку в Финляндии основано на анализе образцов кала от 301 ребенка. Те, у кого в двухмесячном возрасте была самая высокая доля бактерий из рода Bifidobacterium, с большей вероятностью в шесть месяцев проявили «позитивную эмоциональность». Так ученые называют склонность испытывать и выражать счастье и восторг. 

И вот действительно удивительная вещь: у каждого из нас есть уникальный набор микробов, который отличается от остальных. Такой вывод сделал Роб Найт из Центра микробиомных инноваций. Он считает, что уникальная природа микрофлоры может использоваться в криминалистике: в будущем следователи смогут опираться не на отпечатки пальцев, а на микробиомный след.

Как микробиом влияет на нас на протяжении всей жизни

Развитие плода проходит внутриутробно и практически без участия микробов. Далее, во время продвижения вниз по родовому каналу, он начинает подвергаться воздействию влагалищных и кишечных бактерий матери. Они сразу же начинают колонизировать кишку новорожденного, вступая в контакт с развивающимися иммунными клетками. Это подготавливает лимфоидную систему к здоровому функционированию в дальнейшем.

В будущем следователи смогут опираться не на отпечатки пальцев, а на микробиомный след Ecocosm

При рождении путем кесарева сечения такой эффект исключается. Как считает Пол Уилмс из Люксембургского центра системной биомедицины, эти ранние различия могут иметь последствия, влияющие на дальнейшую жизнь. В частности, более скудная микробная популяция у таких детей в первые дни может объяснить, почему они более склонны к целому ряду проблем иммунной системы, включая аллергии, воспалительные заболевания и ожирение. Бактериальные сообщества кишечника изменяются не только поэтому.

Образ жизни в XXI веке отличается злоупотреблением антибиотиками, изменением рациона питания, а также кормлением смесями. Все это напрямую влияет на нашу микрофлору. Как доказывают исследования Кэтрин Неглер и ее коллег из Чикагского университета, отсутствие некоторых видов бактерий приводит к росту пищевых аллергий.

Embed from Getty Images
На микрофотографии изображена грамположительная бактерия Bifidobacterium eriksonii. Фото: Джильда Л. Джонс

Ученые изучили микробиомы двух групп детей: здоровых и с аллергией на коровье молоко. Было обнаружено, что у вторых в кишечнике отсутствовали бактерии вида Anaerostipes caccae. Именно их присутствие препятствует развитию данной реакции. Кроме того, этот вид оказался из того же класса Clostridia, который ранее был определен командой как защитный от аллергии на арахис.

Преобладающим компонентом нормального состава микробиомов лица и шеи является бактерия Cutibacterium acnes. Большинство ее штаммов либо безвредны, либо полезны, что проявляется в удержании патогенных микробов на расстоянии.

Однако появление двух из них может стать проблемой. Как говорит дерматолог Аманда Нельсон, это один из элементов, необходимых для возникновения акне. Другой — это кожное сало, которое C. acnes использует в качестве источника пищи. Дополнительными причинами появления прыщей считают закупоренные волосяные фолликулы и воспалительные реакции. Эти четыре фактора работают согласованно, но пока не ясно, какой действует в первую очередь.

Пытливый взгляд на микробиом кишечника спортсменов привел исследователей к выводу, что он может играть решающую роль в физической выносливости Ecocosm

В микрофлоре бегунов-марафонцев были обнаружены бактерии вида Veillonella atypica. После некоторых экспериментов ученые из Гарвардского университета выяснили, что при интенсивных физических нагрузках вырабатывается лактат, который Veillonella использует как источник пищи. Бактерия перерабатывает его в пропионат, который увеличивает способность к физической нагрузке, повышая частоту сердечных сокращений и кислородный обмен. Эксперимент показал действительно элегантный пример того, как происходит симбиоз микрофлоры кишечника и человека.

Наука о микробиоме еще относительно молода. Прошло всего 15 лет с тех пор, как начались серьезные исследования. Тем не менее, сам подсчет микроорганизмов ошеломляет — их число составляет около 38 триллионов для молодого взрослого мужчины, что больше, чем количество клеток тела.