Командовать парадом будет бактерия: на что способны микробы в нашем теле

Человеческий организм как экосистема не сводится к нашему собственному телу. В тандеме с ним трудится целый «ансамбль микромира» — бактерии-симбионты и другие микроорганизмы. Их разнообразие впечатляет: достаточно сказать, что в совокупности «внутреннее население» одного только кишечника содержит в 150 раз больше генов, чем наш собственный геном.

Новые исследования показывают: бактерии умеют не только регулировать пищеварение, но и влиять на наше поведение и мышление. Одна только кишечная микробиота — так называют совокупность микроорганизмов в одной из систем человеческого тела или группе органов — способна на такое, что иной раз усомнишься, не умнее ли она нашего мозга. Посмотрим, что могут бактерии, сосуществующие с нами.

Неразумные бактерии пугающе легко влияют на наш разум. Точнее, на центральную нервную систему. Сверх того, по-видимому, без микроорганизмов-симбионтов у нас возникли бы проблемы не только с пищеварением, но и с мышлением.

Ученые из Каролинского института (Швеция) поставили эксперимент — правда, на мышах: часть грызунов растили в стерильных контейнерах без контакта с бактериями, часть — в обычных условиях. Когда зверьки стали взрослыми, выяснилось, что особи из первой группы не выказывали привычной для мышей реакции на опасность и в целом отличались большим безрассудством, чем представители второй группы. Причём если мыши, которая были лишена обычной для её вида микрофлоры, давали в зрелом возрасте «подцепить» эти бактерии, её поведение не возвращалось к природной норме. Без формирования полноценной микробиоты у подопытных животных психика претерпевала необратимые изменения.

Также бактерии рьяно «лоббируют» собственные пищевые интересы, опять же воздействуя на различные системы нашего организма: нервную, иммунную и т. д. В ходе исследования под началом Джо Элкока из Университета Нью-Мексико была выдвинута гипотеза, по которой бактерии могут добиваться своего, воздействуя на блуждающий нерв, связывающий мозг с внутренними органами.

Выходит, план по переходу на ЗОЖ грозят нарушить не только глубинные психологические причины, но и самые что ни на есть материальные, которые важны для обитателей нашего нутра. Вместе с тем, подчёркивают учёные, человек со сменой диеты может изменить и состав микробиоты в своём кишечнике. И научно обоснованный подход к рациону вкупе с приёмом комбинации пробиотиков и пребиотиков (коротко — препаратов с полезными бактериями и питательных веществ для таких бактерий соответственно) способен сформировать наиболее благоприятную для нас микрофлору.

Учёные из Университета Копенгагена задались целью установить, влияет ли бактериальный фон млекопитающих на их сопротивляемость к стрессу. И установили: влияет, да ещё как.

Опыты привычно проводили на мышах. Ученые намеренно поместили мышей в «стрессовые условия». Сравнение проб мышиного помёта показало, что в кишечнике подопытных при стрессовом воздействии увеличивалось число бактерий Alistipes: у людей повышение их уровня сопутствует желудочному расстройству.

Между тем исследователи из Колумбийского университета в Нью-Йорке изучили кишечную микробиоту у сотни добровольцев — как здоровых, так и страдающих синдромом хронической усталости. Как показали замеры, у представителей второй группы в ЖКТ наблюдалось повышенное содержание ранее упомянутой Alistipes и ряда представителей рода Bacteroides, тогда как концентрация бактерий рода Faecalibacterium и Bacteroides vulgatus была снижена. Причём диспропорция проявлялась тем сильнее, чем ярче были выражены симптомы расстройства. Судя по всему, подобный перекос в составе кишечной микрофлоры вызывает изменения в метаболизме, из-за которых и возникает синдром хронической усталости.

Как известно, депрессия может быть связана с рядом факторов — от стрессовых событий в жизни человека до генетической предрасположенности. Ряд бактерий в кишечнике человека помогает бороться с этой напастью. Установлено, что бактерии Oscillibacter вырабатывают вещество, напоминающее гамма-аминомасляную кислоту — нейромедиатор, который действует как успокоительное и затормаживает процессы в нашей центральной нервной системе.

Ещё четверть века назад в науке господствовало мнение, что до родов плод формируется в стерильных условиях. Впрочем, как было доказано в дальнейшем, ещё во время беременности организм матери передаёт малышу часть своей микрофлоры.

Бактерии начинают влиять на нас задолго до того, как мы появляемся на свет. Так, международный коллектив учёных во главе с Рут Лей из Корнеллского университета (США) изучил, как меняется состав кишечной микробиоты у беременных. Согласно данным, которые получила исследовательская группа, к поздним стадиям вынашивания ребёнка бактериальный фон в организме матери корректируется таким образом, что у неё снижается чувствительность к инсулину и, как следствие, легче происходит накопление жира. В обычных условиях подобная динамика была бы поводом для тревоги, но при беременности, напротив, повышает шансы на благополучное развитие плода.

Пару лет спустя команда Кьерсти Огорд из Медицинского колледжа Бейлора в Хьюстоне, США, установила: целое сообщество бактерий обитает в плаценте. Включая те, которые служат для усвоения питательных веществ. Что удивительно, по составу микроорганизмы близки к тем, которые населяют ротовую полость взрослого человека.

В то же время отдельные микроорганизмы способны и нарушить вынашивание ребёнка. По результатам нескольких исследований, бактерии, вызывающие воспаление дёсен при парадонтите, повышают вероятность преждевременных родов. У беременной, страдающей этим стоматологическим заболеванием, патогенная микрофлора с кровотоком может попасть в плаценту — с риском запустить родовую деятельность до положенного срока.

Складывается впечатление, будто бактерии влияют на наш организм едва ли не более ощутимо, чем мозг (кстати, с ним микробиота кишечника человека сопоставима по весу). А поскольку разума у микробиоты нет, то и «договориться» с ней нельзя — только воздействовать на неё химическим путём, например принимать пробиотики. Однако учёные нащупывают пути к тому, как слаженно управлять конгломератами микроорганизмов.

Совсем недавно команда специалистов из Римского университета «Ла Сапиенца» и Итальянского института нанотехнологий сумела нарисовать мини-копию «Моны Лизы» — и не чем-нибудь, а бактериями.

Вместо краски использовалась популяция Escherichia coli, она же кишечная палочка. Вопреки распространённому убеждению большинство её штаммов, кстати, не являются вредоносными для человека. Учёные выбрали эту бактерию для экспериментов по той причине, что она способна передвигаться чрезвычайно быстро, преодолевая за секунду расстояние в десять раз больше своей длины. Также они модифицировали E. coli, встроив в её геном особый светочувствительный белок.

Исследователи поместили колонию кишечной палочки на экран и спроецировали на неё картину — в чёрно-белом исполнении. Под воздействием искусственного освещения микроорганизмы на подложке начинали двигаться, и тем быстрее, чем сильнее был поток света. На участке, где интенсивность освещения была ниже, бактерии перемещались медленнее, поэтому скапливались в большей концентрации — и таким образом плотность «живой краски» в конкретной точке «холста» соответствовала тому, насколько тёмным был цвет в том же месте на оригинале портрета.

Изобретение кажется чистой забавой лишь на первый взгляд: сходные технологии могут быть применены, например, для точечной доставки лекарственных препаратов с помощью бактерий к очагам инфекции внутри тела или даже в отдельные группы клеток.

Кстати, такая «дрессировка в мирных целях» уже сейчас приводит к ощутимым результатам: именно этот принцип лежит в основе биоценозсберегающих технологий. Биоценозсберегающие технологии — своего рода противоположность антибиотикам. Их основной принцип работы — создание лекарств, которые бережно относятся к естественной микробиоте и выборочно действуют только на болезнетворные бактерии. По такому принципу действует наш препарат «Лизобакт», помогающий восполнять недостаток лизоцима — фермента, который содержится в слюне человека и убивает болезнетворные бактерии — например, возбудителей ОРВИ.

В настоящее время множество фармкомпаний уже занимается проектами в области биоценозсберегающих технологий. Эти технологии предлагают не только максимально безопасный подход к лечению заболеваний, но и новые направления развития фармакологии в целом. Многообразие микробиоты и та гибкость, с которой её потенциально можно регулировать, открывает огромное пространство для усовершенствования организма и улучшения нашего состояния без механического инвазивного вмешательства. А с бактериями мы, как-никак, вместе на протяжении всей нашей истории.