Холобионт разумный: микробная терапия может стать важнейшим компонентом лечения
Чем глубже мы проникаем в тайны окружающего нас мира, тем сильнее сознаем, что Homo sapiens отнюдь не является вершиной всего сущего. Все очевиднее становится тот факт, что «венец творения» во многом зависим от невидимых глазу существ — тех самых, с которых три миллиарда лет назад и началась жизнь на нашей планете. Современные ученые даже предложили новое название для человеческого вида — Холобионт, то есть организм, существующий в некоем взаимовыгодном сообществе с микробами внутри него. — Нам не прожить без микробиома, но и им, бактериям, грибам и вирусам, без человека — никак. Все дело в том, что в результате сотен миллионов лет эволюции между нами сформировалась устойчивая система «разделения обязанностей», — утверждает наш собеседник член-корреспондент РАН А. Н. СУВОРОВ, доктор медицинских наук, руководитель отдела молекулярной микробиологии Института экспериментальной медицины.
ФОТО АВТОРА
— И чем же мы так привлекательны для микроорганизмов, Александр Николаевич?
— Дело в том, что для многих из них, прежде всего для бактерий, кислород — смертельный яд, и потому они, как так называемые анаэробные существа, вынуждены «укрываться» в телах, к кислороду толерантных. С данной точки зрения, практически любой многоклеточный организм — от гидры до слона и человека — лишь убежище для подобных микробов.
К анаэробным относится и большинство бактерий, составляющих существенную часть нашей кишечной микробиоты. Пищеварительная система человека к ним отлично адаптирована! Даже анатомия кишечника, имеющего особые клапаны, на деле являющиеся газовыми шлюзами, приспособлена для снижения содержания кислорода. А кишечный эпителий, помимо исполнения ряда других важных для нас обязанностей, максимум энергии тратит именно на откачку газов, облегчая тем самым жизнь анаэробным микроорганизмам.
По современным представлениям, абсолютное большинство в составе микробиоты здорового человека занимают микроорганизмы, относящиеся к двум крупным сообществам. Это бактероиды, группа анаэробных бактерий, и фирмикуты, к которым относятся клостридии, стрептококки, стафилококки, лактобациллы… Каждое из сообществ еще состоит из множества родов.
Количество бактерий в желудке сравнительно мало — от тысячи до 10 тысяч единиц на 1 мл содержимого. Но постепенно, по ходу кишечной трубки, их число возрастает, и в толстой кишке достигает максимума — 10 тысяч триллионов бактерий на 1 мл, и 99 % из них относятся к анаэробам.
В настоящее время известно, что общее бактериальное число кишечной экосистемы (а там тысячи видов бактерий!) превосходит количество клеток человеческого организма. А если рассматривать представительство всех микроорганизмов, включая вирусы, грибы и археи (древние одноклеточные существа, отчасти похожие на бактерии) совокупно, то это будет превосходство уже на несколько порядков.
Так что можете прикинуть, сколько времени уйдет — если будет такое желание, конечно, — на создание иммунологического суперкомпьютера, способного контролировать, в частности, микромир внутри нас.
— Сильный удар по человеческой гордыне!
— Полагаете, быть домом для микробов ниже нашего достоинства? Да, они получают от нас тепло, пищу и укрытие, но ведь при этом выполняют жизненно важные для нас функции. Напомню лишь некоторые из них.
Микроорганизмы способны расщеплять растительную клетчатку и крахмал — те компоненты пищи, которые мы без этого просто усвоить не сможем. Также они синтезируют, например, некоторые жирные кислоты, необходимые для питания нашего кишечного эпителия, для регулирования обмена липидов, холестерина и глюкозы, для «настройки» нашего врожденного иммунитета.
Далее, 70 % выработки витаминов группы В, витамина К и никотиновой кислоты — это «вклад» бактерий. С их помощью также происходит общая детоксикация организма человека.
Более того, существует доказанная ось «мозг — кишечник», то есть связь между желудочно-кишечным трактом и нашими эмоциями и даже когнитивными способностями. Практически все нейротрансмиттеры, то есть химические молекулы, обеспечивающие связь между нейронами, такие как ацетилхолин, серотонин и дофамин, — в существенной степени продуцируются бактериями. Теми, что относятся к группам лакто и бифидо, а также к энтерококкам и стрептококкам. 90 % серотонина, который называют «гормоном хорошего настроения», и 50 % дофамина, отвечающего за психоэмоциональное состояние человека, синтезируются именно в кишечнике.
Другие места обитания бактерий в человеческом организме — кожа, легкие и ротовая полость, урогенитальная система — также имеют своих постоянных «жильцов». И все эти микроорганизмы выполняют свои важные функции. Например, от лактобацилл зачастую зависит, сможет ли женщина благополучно забеременеть и выносить ребенка. Нарушение бактериального состава может повлечь сбой во многих метаболических процессах, привести, например, к развитию ожирения или сахарного диабета.
Наконец, от микробиома во многом зависит сила нашего иммунитета. Обычно он формируется у ребенка к трехлетнему возрасту, научившись отличать чужеродные антигены, которые и требуют иммунного ответа, от своих собственных. А к таковым относятся и антигены мира «родных» человеку микроорганизмов.
Конечно, «микробный состав» у каждого из нас свой. Он зависит от возраста, пола, этнических особенностей, особенностей генома, диеты… Но можете себе представить, какой тонкий баланс должен существовать в системе Холобионта! Ведь геномные исследования последних лет показали, что человек является еще и естественным резервуаром потенциально опасных бактерий. Например, те же стрептококки при одних условиях могут уничтожать раковые клетки, а при других — вызвать воспалительные заболевания.
Как же «заставить» микробиоту работать на обеспечение нашего здоровья? Кстати, говоря об этом, часто ли мы задумываемся о том, что бактерии, как и любые другие живые объекты, должны заботиться отнюдь не о проблемах нашего благополучия, а о собственном размножении и питании?
— Точно…
— И для реализации своих основополагающих функций им, помимо температуры и газовой среды, требуется еще правильное микроокружение и постоянный приток хорошей пищи.
Положим, с микроокружением они справляются на своем уровне, подавляя нежелательных «пришельцев» особыми антимикробными пептидами или лишая их мест возможной колонизации. А вот если говорить о питании, то тут они полностью зависят от нас.
С одной стороны, микробы способны подстроиться под диетические пристрастия хозяина, а с другой — зачастую они сами диктуют организму пищевое поведение. Для этого они вырабатывают особые нейрогормоны, которые стимулируют центры головного мозга, отвечающие за получение удовольствия, в том числе от насыщения пищей.
На мой взгляд, хорошей аналогией организации микробиоты является жизнь средневековой деревни. В ней всех членов поселения «по горизонтали» связывают взаимопомощь и коллективная защита от нежелательных пришельцев (разбойников или воров). А «по вертикали», так как часть продукции деревня отправляет в город, она остается под контролем и охраной государства или феодала.
Точно так же компоненты микробиоты на своем «горизонтальном» уровне должны взаимодействовать с соседями по месту обитания. Обмениваться с ними необходимыми веществами и устранять нежелательные микроорганизмы, чаще всего попадающие из окружающей среды с пищей или воздухом. На «вертикальном» уровне задачей микробиоты является продукция комплекса веществ, необходимых для нормального функционирования организма-хозяина.
А как думаете, поцелуи к микробиоте отношение имеют?
— Вы меня спрашиваете? Неужели и тут лишите горделивых заблуждений?
— За биологически оправданное поведение — такое как продолжение рода или получение пищи, приводящее к снабжению необходимой энергией, — наш организм, вырабатывая нейрогормоны, обычно награждает нас положительными переживаниями. Однако, почему нам приятно целоваться, не вполне понятно.
Казалось бы, поцелуй не грозит продолжением рода и не улучшает пищеварение. Но мы упорно целуемся, причем не только со своими сексуальными партнерами, но и с родственниками и с детьми. Зачем тратить ресурс поощрения на бесполезные поступки? Я считаю, что поцелуй близкого человека — биологически обусловленное поведение, направленное на более успешное выживание в коллективе или семье.
— Не уверена, что все можно свести к чистой физиологии…
— А я вот склонен думать, что объяснение тут кроется как раз в микробиоте ротовой полости. Если глаза считаются «зеркалом души», то сообщество микроорганизмов в ротовой полости можно назвать «зеркалом здоровья» заодно и всей пищеварительной системы. Это сообщество у каждого человека стабильно и свойственно, повторю, только ему одному. Оно формируется еще в детстве вместе со становлением системы врожденного иммунитета, и, конечно, на его составе отражаются пищевые пристрастия.
Поэтому в процессе эволюции у нас просто должен был сформироваться механизм для поощрения обмена микробиотой с теми, с кем мы собираемся жить долго и счастливо. Мы словно интуитивно ищем родственный себе организм. Но это только часть правды.
Родственной микробиотой обмениваться вроде бы ни к чему. Куда важнее получить пару тысяч бактерий от будущего партнера по «пещере». За счет такого обмена можно будет глодать ногу мамонта куда более эффективно, а то, что не пригодится, исчезнет в пищеварительном тракте…
Словом, глубокий поцелуй готовит пару к совместному питанию. И потому неудивительно, что при встрече человека, к которому мы испытываем сильные чувства, природа приказывает нам целоваться, чтобы передача микробиоты состоялась наверняка. У нас даже специальный гормон при поцелуях вырабатывается — кисспептин, что тоже совсем не случайно.
— И все же печально думать, что даже наши чувства в чем‑то зависят от микробов…
— По-моему, куда печальнее, когда чувства зависят от победы любимой футбольной команды или интернет-лайков. Мне не хотелось бы уподобляться современникам Вольтера, утверждавшим, что человеческий организм — это машина, хотя и довольно сложно организованная. Но как уйти от этой аналогии, если — и это уже во многом доказанный факт — обитатели внутри нас и попутчики в этой жизни умеют управлять не только физиологическими процессами, но и нашим иммунитетом и чувствами?
К сожалению, в старинной русской поговорке «Что имеем — не храним, потерявши — плачем» как в зеркале отражается наше отношение к миру микробов: невидимая нашему глазу, но стоящая на нашей защите «армия» постоянно подвергается испытаниям.
Когда человек здоров, его микробиом тоже пребывает в порядке. Но если происходит некий сбой: мы принимали антибиотики, не разобравшись толком в причине болезни, или пережили сильный стресс, или — еще «лучше» — долго отмечали праздник с переизбытком непонятной еды и алкоголя — все это может стать причиной развития дисбаланса в микромире. И мы получаем устойчивое нарушение в количественном и видовом составе компонентов микробиоты.
Слово «устойчивое» в данном определении важно, так как в большинстве случаев микробный мир решает большинство проблем самостоятельно, устраняя опасных «пришельцев» и восстанавливая нужный состав обитателей участка колонизации. Проблемы возникают, когда микробиота уже сама не справляется и ей требуется наша помощь.
— И как это понять?
— Например, если вы заметили стойкие нарушения в работе кишечника. Или у вас «вдруг» повышается уровень глюкозы в крови или холестерина. Или вы стали хуже спать и раздражаетесь с пол-оборота и у вас настойчиво — вроде без причин — увеличивается масса тела. Все это может являться отражением нарушенного микробиоценоза в кишечнике.
Нарушения в ротовой полости, на коже, в других органах также характеризуются вполне заметной симптоматикой — стоматитами, экземами, вагинозами…
Кстати, наши предки интуитивно это чувствовали: ферментированные продукты на основе молока, злаков, овощей и фруктов совершенно не случайно входили и входят в меню всех народов мира. Простокваша, рассол или квашеная капуста не просто продукты, а как раз источник необходимых организму бактерий и грибов, по сути, это настоящее лечебное «пробиотическое» питание.
— И это отлично использовал Илья Мечников!
— Действительно, великий ученый еще в конце XIX века выделил из болгарского йогурта, составляющего существенную часть диеты местных пастухов, чистые культуры молочнокислых бактерий и показал, что отдельные штаммы лактобацилл (ученый назвал их болгарской палочкой) способны сбраживать молоко с образованием вкусных и питательных продуктов.
И он же разработал первый препарат для лечения дисбиозов — лактобациллин, который успешно продавался как в России, так и во Франции. Сегодня полезные бактерии, или пробиотики, широко используются для снижения нежелательных эффектов после терапии антибиотиками, различными гормонами и иммуномодуляторами, а также лекарствами, применяемыми при химиотерапии рака или туберкулеза…
Но не торопитесь радоваться. Здесь, к сожалению, тоже не все так просто. Дело в том, что в клинической практике микроорганизмы помогают не всем и не при всех патологиях. Ведь хорошо известно, что они могут как участвовать в противовоспалительных процессах, так и вызывать воспалительные реакции иммунной системы, что далеко не полезно при ряде заболеваний. А лечащему врачу, даже «продвинутому», нет времени разбираться в механизмах действия пробиотиков на организм.
При этом если в препарат входит несколько микробных штаммов, то предсказать его эффективность еще сложнее, поскольку уже сами его компоненты могут начать конкурировать в кишечнике. Плюс ко всему существует индивидуальная резистентность микробиоты, которая не всегда толерантно относится к бактериальным «гостям» — будь это хоть лечебный препарат, хоть пищевой продукт.
— И где же выход?
— Его необходимо найти, поскольку микробная терапия может не просто оказаться полезной в клинической практике, а порой стать важнейшим компонентом лечения. Например, при тяжелом колите уже опробован такой метод, как пересадка микробиоты от здорового донора. Он оказался весьма успешным и эффективным инструментом терапии при целом ряде патологий.
Но опять же далеко не универсальным. Все‑таки наша микробиота носит крайне индивидуальный характер, и иммунная система не может моментально перестроиться на толерантность к чужим микробам. К тому же в современном мире довольно сложно найти полностью здорового донора.
Размышляя над этим, я несколько лет назад начал изучать возможности использования в терапии собственной микробиоты пациента. Для этого необходимые ему бактерии выращиваются вне его организма на питательных средах. Мы с коллегами назвали подобные препараты «аутопробиотиками», и нам удалось доказать, что они способны существенно улучшать состояние пациентов при широком спектре заболеваний — начиная от болезней желудочно-кишечного тракта и сердечно-сосудистых недугов до диабета и даже болезни Паркинсона.
— То есть можно утверждать, что именно восстановление здоровой индивидуальной микробиоты является ключом к здоровью Холобионта в целом?
— Вполне.
Материал опубликован в газете «Санкт-Петербургские ведомости» № 110 (7686) от 19.06.2024 под заголовком «Холобионт разумный».
Комментарии