Отношения человека с собственной микробиотой подтверждают, что в одиночку в этом мире долго не протянешь.
В каждом из нас (в первую очередь, в толстом кишечнике) живут по 40 триллионов бактерий, вирусов, грибов и архей. И это, конечно, не случайное соседство, а симбиоз, сложившийся за миллионы лет эволюции.
Мы даем микробам убежище и делимся едой, а они круглосуточно на нас работают. В том числе расщепляют клетчатку, синтезируют витамины, гормоны, аминокислоты, обезвреживают ксенобиотики, модулируют иммунную систему и т. д. Без этой разношерстной орды мы просто нежизнеспособны. Посмотрите на лабораторных мышей из стерильных боксов – они плохо развиваются, много болеют и мало живут.
Почему мы отдали важные функции на откуп чужакам? Просто так получилось, ведь микробы обосновались в мире задолго до появления многоклеточных организмов. Неудивительно, что они проникают везде. Митохондрии – и те бывшие бактерии
При этом наши отношения с обитателями собственного кишечника не назовешь дружбой. Скорее, это очень сложная система сдержек и противовесов, любой сбой в которой дорого нам обходится. Как показывают исследования последних лет, микробиом связан с развитием рака и других самых разных заболеваний, в том числе иммунных, метаболических и нейродегенеративных.
А еще обнаружилось, что микробиота связана со старением. Теперь ученые пытаются выяснить – это микробы стареют вместе с нами? Или, наоборот, мы вслед за ними? И можно ли управлять этим процессом?
Вместе навсегда
Связь хозяина и его микробиоты такая тесная, что ученые решили рассматривать их как отдельную единицу – голобионт (от греч. holos – целый и biont – жизнь) с общим гологеномом. Эволюционируют они тоже вместе, и за счет быстрого обновления генов в микробиоме хозяин получает дополнительные возможности для адаптации и выживания.
Первые «домашние зверюшки», скорее всего, появляются у младенцев еще в утробе матери.
Во всяком случае, в плаценте были обнаружены некоторые микроорганизмы. Но основная волна колонизации наших тел приходится на первые годы жизни. Именно в этот период определяется состав индивидуальной микробиоты. Что-то мы получаем от матери (большое значение имеют естественные роды и грудное вскармливание), что-то – из окружающей среды.
При некоторых общих чертах у каждого человека складывается свое собственное микробное сообщество. Оно неповторимо, как отпечатки пальцев, и поэтому невозможно составить портрет «идеального микробиома». То есть посчитать, сколько каких бактерий и вирусов нам нужно для счастья. Для здоровья, скорее, важны разнообразие и баланс между микробными группировками.
Если колонизация прошла успешно, микробиом получится достаточно богатым и стабильным. В нем будут и патогенные, и комменсальные, и полезные микроорганизмы, которые поделят и застолбят территории и будут сосуществовать под присмотром иммунной системы хозяина. Относительная стабильность сохранится лет до 50, а потом все снова начнет меняться.
У ВАШИХ БАКТЕРИЙ МОРЩИНЫ
Изменения в микробиоме – такой же признак возраста, как, скажем, морщины и седина. Они настолько характерны, что по составу кишечных микробов человека можно достаточно точно определить его возраст. Микробиота кишечника у пожилых людей, как правило, беднеет, в ней становится меньше полезных и больше патогенных, в том числе провоспалительных бактерий. А хроническое воспаление – одна из отличительных черт стареющего организма.
Совсем по-другому выглядят микробиомы здоровых долгожителей и супердолгожителей, которым больше ста лет. У них часто обнаруживаются специфические штаммы противовоспалительных бактерий. А само сообщество микробов разнообразно, почти как в молодости.
Роль микробиоты в старении подтверждают опыты на животных. Если молодой лабораторной мыши пересаживали микробов пожилой «коллеги», она старела ускоренными темпами. И напротив, пересадка материала от молодых сородичей замедляла возрастные изменения у старичков.
Впрочем, вклад в изменение микробиома вносит не только возраст, но и хронические заболевания, питание и некоторые лекарства. Считается, например, что одновременный прием 6 и больше препаратов – существенный риск развития дисбиоза кишечника.
Микробиому вредят не только антибиотики, но и ингибиторы протонной помпы, метформин, нестероидные противовоспалительные препараты, слабительные, антипсихотики, статины и др.
С пересадкой микробиоты связано много экспериментов и надежд, которые, не всегда оправдываются.
Трансплантация кишечных микробов от донора с определенными особенностями с высокой долей вероятности вызовет появление тех же особенностей у реципиента. У мышей, например, после трансплантации увеличивается или уменьшается вес, меняется резистентность к инсулину и даже когнитивные способности.
Людям донорскую микробиоту тоже пересаживают – при некоторых заболеваниях это единственный способ вылечить больного. Однако у пересадки есть и свои минусы – в донорской микробиоте могут оказаться микробы, которые окончательно разрушат кишечное сообщество.
Поэтому перенос донорской микробиоты ради омолаживания не практикуют. Во всяком случае, официально. За биохакеров в гаражах ручаться не приходится – они склонны к рисковым экспериментам, а в интернете хватает обучающих роликов. Тем более, для этого не много нужно – клизма, блендер и доброволец, согласный поделиться материалом. Правда, есть риск после процедуры попасть в больницу с воспалением кишечника в качестве «бонуса».
Максимальную пользу пересадка микробиоты приносит при лечении тяжелых инфекций, вызванных бактерией C. difficile. Больше чем в 90% случаев больные выздоравливают или входят в длительную ремиссию.
ПОКОРМИТЕ МИКРОБА
Гораздо безопаснее на сегодня не заимствовать чужую микробиоту, а создавать нормальные условия существования для своей. В первую очередь, за счет питания.
Стандартная западная диета с рафинированными продуктами, насыщенными жирами, добавленным сахаром, дефицитом клетчатки и солью в неумеренных количествах, как оказалось, всего за несколько дней меняет микробиом кишечника не в лучшую сторону. Он теряет в разнообразии, количество полезных микроорганизмов уменьшается, патогенных – увеличивается.
Дисбиоз в свою очередь вызывает воспаление и метаболические нарушения, что повышает риск ожирения и сердечно-сосудистых заболеваний. На фоне нехватки клетчатки в микробиоме появляются признаки ускоренного старения. А некоторые оголодавшие бактерии вообще начинают проедать слизистую кишечника.
Замечено, что после переезда в США из стран, не относящихся к западному миру, кишечная микробиота релокантов быстро истощается.
Напротив, если лабораторных мышей кормить добавками с клетчаткой, то они и чувствуют себя лучше, и живут дольше – примерно на треть. С людьми это тоже работает – во всяком случае, недавно выяснилось, что увеличение количества растительных волокон в рационе повышает вероятность здорового старения у женщин почти в 2 раза.
Хотите жить долго? Покормите правильных микробов – ешьте фрукты, овощи, цельнозерновые продукты, бобовые, орехи и семена. И учтите, что противовоспалительный эффект дают средиземноморская диета и ограничение калорийности рациона.
Зачем нужна клетчатка
За счет переработанной микроорганизмами клетчатки мы получаем 10% всей энергии. Кроме того, поедая растительные волокна, бактерии выделяют ценные короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК). Эти кислоты, в первую очередь, бутират, очень важны для нормальной долгой жизни. Они замедляют старение за счет снижения хронического воспаления, улучшения обмена веществ, работы мозга и иммунной системы.
Как еще управлять микробами?
Например, пробиотики. Правда, их способности восстанавливать разнообразие микробиома весьма скромные, а ослабленному организму они вообще могут нанести вред. Пребиотики работают эффективнее.
Есть еще и постбиотики – препараты из метаболитов бактерий и обработанных микробов или их частей. Они неживые, соответственно, безопаснее и стабильнее пробиотиков. Восстанавливают баланс при лечении антибиотиками, укрепляют кишечный барьер и улучшают обмен веществ.
Другое перспективное средство продлить молодость – бактериофаги, или вирусы, которые убивают определенные виды бактерий. Эксперименты уже показали, что фаги способны менять микробиом кишечника мышей. Сейчас ученые изучают возможность прицельного уничтожения бактерий, связанных с преждевременным старением.
Как ни парадоксально, но полезными могут оказаться и некоторые антибиотики. Их прием в небольших дозах, как показали опыты на червяках и мышах, стимулирует кишечные бактерии вырабатывать специальные вещества, которые снижают проницаемость кишечника и уменьшают воспаление.
Фитнес – еще одна необходимая для микробиома вещь. Ученые выяснили, что у людей в возрасте 50–75 лет, которые в течение 24 недель занимались кардио- и силовыми тренировками, кишечное сообщество заметно помолодело за счет увеличения доли микробов-симбионтов, а в крови повысился уровень КЦЖК. Еще одни довод в пользу гантелей и прогулок!
Цифровые двойники
Главная проблема с микробиомом – его сложность и изменчивость. Трудно в таких условиях предсказать, как диета или пробиотик повлияют на конкретного человека. Делать более точные прогнозы поможет «цифровой двойник», или компьютерная модель, созданная с учетом множества данных, включая генетику и метаболический профиль оригинала. Первые виртуальные копии живых людей уже появились в одном из госпиталей Дубая. Обработкой данных и прогнозированием занимается искусственный интеллект.
