Тем не менее даже обедненная кишечная микробиота современного человека может похвастаться оставшимся богатством. Изучая жителей развитых стран, ученые, к своему удивлению, обнаружили, что уровни разнообразия микробиоты не соответствуют типичному распределению, при котором у большинства людей среднее количество видов бактерий, а у относительно немногочисленных групп очень низкое или, напротив, исключительно высокое. Вместо этого кривая распределения оказалась седловидной формы, с двумя большими «лагерями» по краям с относительно низким уровнем разнообразия и относительно высоким, причем различия между этими двумя группами достигали ошеломляющих 40 %. При этом люди, попавшие в группу с низким разнообразием микробиоты, с большой вероятностью имели лишний вес или страдали ожирением. Другие исследования показали, что у людей с воспалительными заболеваниями кишечника, например с язвенным колитом или болезнью Крона, разнообразие кишечной микробиоты примерно на 25 % ниже, чем у здоровых людей. Уменьшение разнообразия микробов связано с воспалительными процессами. Хроническое воспаление создает среду, выборочно поддерживающую сообщества микробов, которые еще больше усиливают воспаление таким образом, возникает порочный круг, повышающий риск многих заболеваний, включая артриты, деменцию и некоторые виды рака.
Микробное разнообразие также может быть основным показателем здоровья и у людей с лишним весом. Наблюдая небольшую группу пациентов с ожирением во Франции, исследователи обнаружили, что среди людей с одинаковым избытком веса те, кто придерживался более здорового питания (критериями которого они считали ограниченное потребление сахара и обилие фруктов, йогуртов и супов), имели более разнообразную микробиоту, чем те, кто меньше заботился о здоровом рационе (потребляли много сахара, мало фруктов и йогуртов). Изучая оба профиля ожирения (с низким и высоким уровнями разнообразия микробиоты), ученые выяснили, что люди с низким числом кишечных микробных генов (показатель низкого разнообразия) с большей вероятностью имели в составе микробиоты бактерий, способствующих развитию воспаления, тогда как люди с высоким числом микробных генов имели больше видов, противодействующих воспалению, таких как бактерия Faecalibacterium prausnitzii, защищающая нас от некоторых заболеваний кишечника и других органов. Тот же исследовательский коллектив обнаружил, что у этих пациентов именно низкое число микробных генов более надежно, чем избыточный вес, служило индикатором инсулиновой резистентности (предвестника диабета). Дальнейшие исследования показали, что, если представителям обеих групп пациентов с ожирением (с низким и высоким разнообразием кишечной микробиоты) помогали сбросить вес за счет улучшения рациона, это приводило и к возрастанию микробного разнообразия. «Полученные результаты подтверждают обнаруженную ранее связь между долговременными пищевыми привычками и структурой кишечной микробиоты», пишут авторы этой работы. Они также полагают, что «постоянное регулирование микробиоты можно осуществлять за счет изменения рациона». Эти исследования наглядно показывают, как важен дружественный микробам рацион для того, чтобы сохранить свое здоровье на долгие годы.
Перемены за одну ночь
Есть во всем этом и кое-что хорошее, а именно: мы уже не так мало знаем о наших микробных сообществах. И можем выбирать образ жизни и рацион, которые помогут сделать нашу микробиоту лучше, здоровее и разнообразнее. Причем изменений не приходится ждать неделями и месяцами. Благодаря малой продолжительности жизни бактерий и быстрой смене их поколений изменения в среде их обитания способны привести к большим переменам в их популяциях и функциях в течение одной ночи.
Эти поразительно быстрые сдвиги были засвидетельствованы в тщательно выстроенном эксперименте, который провели ученые из Гарвардского университета. Микробиолог Питер Тернбо, ныне работающий в Калифорнийском университете в Сан-Франциско, и его коллеги набрали десять добровольцев, чтобы изучить, как наш рацион влияет на микробиоту. Ранее они уже обнаружили, что микробиом мышей существенно зависит от того, чем кормят грызунов[27]. Теперь оставалось найти людей, согласных питаться одним и тем же пять дней подряд.
Тернбо и его коллеги разделили испытуемых на две группы: первая придерживалась диеты, состоящей исключительно из продуктов животного происхождения (мясо, яйца, сыр), вторая питалась только растительной пищей с высоким содержанием клетчатки (овощи, зерновые, зелень, фрукты и пр.). Участники эксперимента, имевшие самые разные предпочтения в пище (включая одного пожизненного вегана), начинали с очень разным составом микробиоты. В ходе исследования ученые видели индивидуальные различия в микробиотах каждого испытуемого, в то же время внутри каждой группы микробные профили и состав активных генов микробов обретали определенное сходство. Судя по всему, наша микробиота обладает поистине поразительной способностью приспосабливаться к тому, чем мы питаемся. Иногда это к добру, а иногда и к худу. Тем больше причин задумываться о наших микробах, когда мы решаем, что бы такое съесть в следующий раз.
Однако прежде чем мы возьмемся за вилки и ножи, чтобы погрузиться в удивительный мир еды, питающей наших микробов, давайте для начала узнаем чуть больше о самих наших маленьких, но таких важных партнерах, которые считают нас своим домом и отвечают за наше здоровье.
Глава вторая. Что у кишечника внутри
Большинство из нас всю жизнь живет в полной уверенности, что они неповторимые существа с уникальными, присущими только им чертами. Независимо от того, осознаем мы это или нет, в каждом из нас живут еще сотни видов, для которых наше тело родной дом. В одном только кишечнике их насчитывается от ста до двухсот видов. И каждый из нас в любой момент носит в себе порядка 40 триллионов дружественных микроорганизмов это примерно в 6000 раз больше, чем людей на планете. То есть наше тело довольно густонаселенное место с динамичной внутренней жизнью.
Как правило, эти микробы существенно меньше размером, чем человеческие клетки. Все вместе они весят от силы несколько фунтов, и большая их часть скучена в толстом кишечнике. При том, что они очень малы, они в то же время необычайно деятельны. В основном каждый микроб занят созданием клеточных стенок и выработкой ферментов одним словом, трудится не покладая рук, как микроскопический персонаж очаровательных комиксов Ричарда Скарри. И несмотря на малые размеры, в совокупности эти микробы обладают колоссальной активностью и столь же колоссальным потенциалом.
Как правило, говоря о микробиоте, или микробиоме, мы подразумеваем микробное сообщество, обитающее в нашем пищеварительном тракте, главным образом в толстой кишке. Но у человека есть и другие микробиоты на коже, во рту, в носу и на прочих участках его тела. Каждый из этих участков отличается собственной очень интересной экологией, поэтому любой отдельно взятый биом имеет совершенно разную среду обитания. Едва ли мы ожидаем встретить одни и те же растения и одних и тех же животных в Атакаме, одной из самых засушливых пустынь мира, и во влажных тропических лесах Амазонии. Точно так же кожу наших плеч и подмышечные впадины населяют разные популяции микробов. Даже на правой и левой руках у нас живут разные микробные сообщества. Для кого-то наше тело щедрые джунгли, а для кого-то голая пустыня.
Краткая экскурсия
Прежде чем мы начнем разбирать, какое значение имеют микробы для нашего кишечника и нашего здоровья, будет полезно получить общее представление о том, как устроен и как работает наш пищеварительный тракт. Давайте же начнем с еды.
История съеденной нами пищи с того самого момента, как последний кусочек покидает кончик вилки, чтобы оказаться у нас во рту, исполнена приключений, достойных страниц авантюрного романа. Расстояние около девяти метров она преодолевает за десятки часов и претерпевает удивительные превращения. На всем пути ее продвижения пищеварительный тракт активно взаимодействует со всем остальным телом посредством нервов, нейромедиаторов, гормонов и иммунной системы. Развитию сюжета способствует искуснейшая работа мышц, под действием которых пища продвигается, сдавливается, перемешивается и перемещается в направлении своего исхода.
Хотя мы и считаем пищеварительный тракт внутренней (и очень личной) частью нашего организма, на самом деле он представляет собой самый открытый канал нашего сообщения с внешним миром. По сути, это трубка, по которой ежедневно проходит масса чужеродного материала, хочется надеяться, что съедобного. Подобно второй коже, этот тракт обладает большой поглощающей способностью, позволяя нам извлекать из пищи необходимые питательные вещества. На страже его порядка и здоровья стоит бдительная иммунная система, готовясь атаковать каждый потенциально вредоносный элемент, способный проникнуть сюда за те пятьдесят с лишним часов, которые требуются съеденному обеду, чтобы завершить свое путешествие и покинуть наш гостеприимный организм.
Сноски
1
А если еще точнее, мы бы даже никогда не появились на свете.
2
В нашей книге мы используем эти два термина как синонимы. По мнению некоторых ученых, словом микробиом следует обозначать только совокупность генов, содержащихся в микробиоте, в том смысле, как мы понимаем совокупность всех генов человека под словом геном. Но мне по душе точка зрения, которой придерживаются другие ученые: под микробиомом следует понимать всю среду это и микробы, и желчь, и все прочее, как если мы говорили бы о биоме леса или речной дельты. И раз уж мы коснулись этого, хочу заметить, что принятое сейчас выражение «кишечная микрофлора» не вполне корректно. Слово флора исходно применялось к растениям, а в нашем случае речь идет об организмах из совершенно других областей живого мира. Возможно, столетия назад подобная ошибка не показалась бы слишком серьезной, но даже первый исследователь, увидевший своими глазами бактерий, изобретатель микроскопа Антони ван Левенгук дал им название анималькули, то есть «зверушки». Поэтому мы будем придерживаться термина микробиом или его синонима микробиота.
3
Стали широко доступны около двух с половиной поколений назад.
4
Конечно, при правильном употреблении (то есть не тогда, когда с их помощью пытаются побороть вирусные инфекции или искусственно увеличивают привес скота) антибиотики можно считать истинным чудом современной медицины. Благодаря им из нашей жизни полностью исчезла угроза заболеваний, которые раньше убивали нас тысячами и миллионами. Впрочем, есть и много других изменений в нашем образе жизни, которые позволили радикально улучшить наше здоровье. Как и любой другой человек, я очень рада возможности пользоваться современным туалетом, не служить прибежищем глистов и любоваться снегом из окошка дома, греясь у радиатора. Но все же в последнее время мы довели нашу тягу к удобствам до крайности.
5
Разумеется, предковая микробиота в эволюционной истории человека была не одна по крайней мере, если считать от самых первых людей. И пусть это звучит немного сложно, но и у их предков были свои микробиоты, и у предков этих предков так мы дойдем до самых первых многоклеточных организмов.
6
В научной литературе обозначается как SAD (standard American diet), что, пожалуй, вполне уместно, ведь sad по-английски «печальный, грустный». Прим. пер.
7
Здесь просто напрашивается выражение «еда, сделанная вручную», так как для приготовления некоторых традиционных блюд действительно требуется толика «волшебства» введение в пищу бактерий с кожи человеческих рук.
8
Точнее сказать, они облюбовали именно толстую кишку, что поначалу было для меня большой неожиданностью. Вероятно, исследователям разумнее было бы использовать выражение «сообщество микробов толстой кишки», а не «микробиом кишечника» если бы не соображения благозвучия и маркетинговой привлекательности, столь важные для получения научного финансирования.
9
Краткая таксономическая памятка: тип это категория рангом ниже царства. Мы, люди, принадлежим к царству Animalia (Животные) и к типу Chordata (Хордовые), каковой делим вместе со всеми другими животными, имеющими позвоночник (например, кенгуру, черепахами или угрями). Кроме нашего типа, в царство Animalia входят и другие, например Echinodermata (Иглокожие), к которым относятся морские звезды и морские огурцы, а также куда более отдаленные от нас Porifera (Губки). При том, что для нас почти все бактерии не отличимые друг от друга микроскопические шарики, с точки зрения таксономии они на самом деле представляют собой весьма разнообразную группу организмов.
10
Прежде всего он нам известен по частым упоминаниям на этикетках йогуртов или пробиотиков.
11
Ученые до сих пор точно не знают, каким образом микробы попадают в грудное молоко, ведь кишечник расположен довольно далеко от молочных желез. Но введение этих бактерий в кишечник новорожденного, по-видимому, необходимо для того, чтобы впоследствии он мог переваривать более сложную твердую пищу.
12
Когда единственным способом длительного сохранения пищи были сушка, засолка или ферментация (закваска).
13
Разумеется, для производителей и продавцов продуктов и препаратов, содержащих пробиотики, это отличная новость.
14
То есть на вас, на меня, на всех нас.
15
Понятие культура (от лат. cultura «возделывание, обработка; воспитание»), как известно, обладает огромным количеством значений. Прежде всего оно связано с деятельностью сообщества людей, объединенных общими традициями и обычаями (в том числе и едой). Но по отношению к человеческой общности слово культура начали употреблять лишь в XIX веке. В ряду других значений под культурой понимают и совокупность специально выращенных на питательных средах микроорганизмов. На протяжении большей части своего существования это слово употреблялось в значении «обработка земли», то есть имело прямое отношение к земледелию иными словами, к культивированию съедобных растений. Пожалуй, сегодня самое время вспомнить о первоначальном значении слова культура.
16
Заразными испарениями; грязным воздухом.
17
Я очень благодарна, что больше не приходится беспокоиться о тифозной палочке в молоке или холерном вибрионе в водопроводной воде. Но тот фанатизм, с которым мы боремся с микробами, вышел за все разумные пределы это касается и отказа от продуктов, содержащих скорее полезные, чем вредные микроорганизмы.
18
Согласно этой теории, белки из пищи (будь то арахис, пшеница или яйца) просачиваются через поврежденную стенку кишечника (что было бы едва ли возможно, если бы кишечные микробы нормально питались), иммунная система определяет их как угрозу и обостренно реагирует на них при каждом новом предъявлении.
19
Часто это сопровождается выделением газов, с чем связано слово фермент (лат. fermentum «закваска» от fervere «кипеть; бурлить; бродить»).