Микробы правят нами. Как микроорганизмы в кишечнике заставляют нас болеть

Наш эксперт – профессор кафедры гастроэнтерологии ФГБУ ДПО «Центральная государственная медицинская академия» Управления делами Президента РФ, член президиума Научного общества гастро­энтерологов России, ­научный редактор журнала «Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология», врач-гастроэнтеролог ­высшей категории, доктор медицинских наук, профессор Мария Ардатская.

Кто в доме хозяин?

В 2008 г. стартовал масштабный проект «Микробиом человека», в ходе которого учёным из Европы и США удалось расшифровать ДНК свыше 10 тыс. микроорганизмов, населяющих наше тело. И теперь специалисты сходятся во мнении, что микробы влияют на нашу жизнь гораздо сильнее, чем считалось раньше.

Судите сами: человеческий геном состоит из 22 тыс. генов, а бактериальное сообщество, живущее у нас внутри, обладает 8 млн уникальных ДНК. То есть бактериальных генов в нашем теле приблизительно в 360 раз больше, чем человеческих!

А потому ответ на вопрос, кто хозяин нашего тела, неоднозначный. Ведь микробы не просто обитают внутри нас, но и управляют многими процессами, происходящими в организме.

Например, крепкий иммунитет во многом зависит от микрофлоры кишечника. Живущие там «хорошие» бактерии просто не дают болезнетворным микроорганизмам прикрепиться к клеткам нашего тела и тем самым берегут нас от различных инфекций, в том числе и от ВИЧ.

Однако микроорганизмы взаимодействуют между собой и нами не только на местном уровне. Метаболиты (продукты обмена веществ) бактерий, населяющих кишечник, влияют на работу всего организма, в том числе и на мозг. Так, хорошее настроение зависит от серотонина – гормона удовольствия, который в большом количестве вырабатывается в процессе жизнедеятельности микрофлоры. Напротив, апатия может возникнуть на фоне изменения концентрации другого важного нейро­медиатора – гамма-аминомасляной кислоты, которая тоже выделяется микробиотой. Поэтому раздражительность или оптимистичность определяется не только характером человека, но и огромным сообществом микро­организмов, населяющих наше тело.

С другой стороны, мы тоже можем влиять на состояние микробиоты. Нездоровый образ жизни, некачест­венная еда и многие другие причины могут привести к гибели полезных обитателей кишечника.

Нажмите для увеличения

А если сбой?

Если изменяется баланс микрофлоры (численность одних бактерий сокращается, а других увеличивается), это может привести к целому ряду проблем. Как правило, первыми признаками неблагополучия  в микробном сообществе становятся тошнота, вздутие живота, расстройства стула, потеря аппетита. А эти симптомы могут быть проявлением самых разных заболеваний желудочно-кишечного тракта и не только его. Вот некоторые заболевания, которые могут возникнуть из-за проблем с микробиотой.

Рак. Метаболиты бактерий пред­отвращают образование опухолей, поэтому развитие онкологических процессов напрямую связано с состоянием микробиоты. Кроме того, микрофлора участвует в выведении из организма различных химических соединений, в том числе и канцерогенов.

Сахарный диабет 2-го типа. Микро­биота участвует в углеводном обмене. Например, в ходе различных экспериментов выяснилось, что гликемический ответ (изменение уровня сахара в крови) на употребление углеводов, в частности хлеба, у разных людей неодинаков и определяется составом микрофлоры кишечника у конкретного человека.

Лишний вес. Как мы уже сказали, обменные процессы во многом регулируются микробиотой. А если метаболизм не в порядке, сбросить лишние килограммы будет сложно даже на строгой диете. Кроме того, микрофлора может влиять на пищевое поведение и чувство насыщения. Именно поэтому в Интернете можно найти немало псевдоисследований, утверждающих, что ожирение заразно: якобы можно подцепить от другого человека особые бактерии, которые отвечают за любовь к нездоровой пище. Однако это не так. Чтобы в кишечнике размножились бактерии, вызывающие тягу к вредной еде, нужно систематически употреблять такую пищу. Зато потом оторваться от коробки конфет будет практически невозможно даже тем, кто никогда не общался с толстяками. Однако из любви к истине надо отметить, что действительно есть разные представители рода лакто­бацилл, которые могут контролировать наш вес – уменьшать накопленные килограммы или увеличивать массу тела при её дефиците. Вероятно, в ближайшее время это послужит основой разработки препаратов – пробиотиков адресного действия.

Болезнь Альцгеймера, аутизм и рассеян­ный склероз. Бактерии в кишечнике участвуют в выработке нейро­трансмиттеров – биологически активных веществ, посредством которых осуществляется передача нервных импульсов от головного мозга к клеткам нашего тела и обратно. ­Если продукция этих веществ нарушена, страдает память, возникают неврологические заболевания.

Заболевания сердечно-сосудистой системы. Жировой обмен тоже зависит от метаболитов кишечных бактерий. Поэтому повышенный уровень холестерина и атеросклероз могут быть следствием неблагополучия микрофлоры.

Заболевания желудочно-кишечного тракта. Дисбаланс в составе микрофлоры может стать причиной синдрома раздражённого кишечника, язвенного колита, болезни Крона, ­неалкогольной жировой болезни печени и многих других проблем.

Ищем лекарство

Микробиота способна к само­восстановлению и саморегуляции. Но компенсаторные возможности микрофлоры небезграничны. Иногда без лекарств не обойтись. Препараты для коррекции нарушений микробиома включают три основных класса:

Пробиотики. Содержат живые микро­организмы. Однако вопреки расхожему мнению населить кишечник полезными микробами при помощи таких препаратов не удастся. Бактерии, содержащиеся в пробиотиках, лишь создают невыносимую среду для размножения болезнетворных микробов, стимулируют иммунитет, а затем сами покидают организм.

Метабиотики. Совершенно новый класс препаратов, разработанный на основе пробиотиков. Но в отличие от последних метабиотики не содержат живых мироорганизмов. В эти препараты включены только продукты обмена веществ бактерий, необходимые нашему организму. Имеющиеся сейчас метабиотики могут предотвратить развитие многих заболеваний, вызванных нарушениями состава микробиоты, и улучшить самочувствие при уже имеющихся болезнях. Вероятно, в будущем с помощью таких препаратов можно будет влиять на обмен веществ в организме человека и даже на его настроение.

Пребиотики. Содержат пищу для полезной микрофлоры: пищевые волокна растительного происхождения, ­олиго- и полисахариды фруктов, а также синтетические вещества. Эти препараты можно использовать не только для лечения заболеваний, связанных с нарушениями микрофлоры, но и для их профилактики.

Чужого не надо?

Получается, что населить кишечник полезными микроорганизмами при помощи лекарств невозможно, можно лишь создать благоприятные условия для восстановления собственной микробиоты. Но  такое лечение не всегда бывает успешным, если у пациента уже есть серьёзные ­заболевания кишечника.

Однако есть другой способ внедрить в организм полезные бактерии – пересадить их от здорового человека. Для этой цели в США и Европе вот уже несколько лет активно применяют ­фекальную трансплантацию, или, проще говоря, пересадку кала. Донорский материал обычно вводится больному через зонд или во время колоноскопии, но есть другие способы доставки.

Пересадка кала довольно эффективна, однако многие врачи понимают возможные издержки этой процедуры. Тут можно провести аналогию с переливанием крови. Когда этот метод лечения только развивался, врачи не учитывали многие серьёзные риски просто потому, что не знали об их существовании. Например, некоторые разновидности вирусов, вызывающих гепатит, были открыты через много лет после того, как переливание крови вошло в медицинскую практику. Примерно такая же ситуация и с пересадкой кала: хотя все доноры сдают анализы, науке известны далеко не все причины заболеваний. Учёные ещё до конца не знают, какой биологический потенциал несёт в себе наша собственная микрофлора и какой эффект от пересадки кала мы можем получить в отдалённом будущем.

Кроме того, в ходе исследований, проведённых у больных синдромом раздражённого кишечника, выяснилось, что после пересадки кала состав их микрофлоры изменился, но проявления болезни остались.

Несмотря на возможные риски, этот метод широко используется в Европе и США. В России пересадка кала ещё не получила одобрения Мин­здрава. 

Сдаём анализы 

Существует несколько методов исследования микробиоты. Среди них:

Бактерио­логический анализ кала

Что показывает. Наличие болезнетворных микроорганизмов в кале, а также определяет количество некоторых (ничтожно малый процент!) полезных бактерий. Материал для исследования помещают на различные питательные среды, а затем смотрят, каким микроорганизмам удалось размножиться в течение нескольких дней. 

Этот анализ хорошо справляется с выявлением инфекций ЖКТ, но для исследования состояния микробиоты не слишком информативен. В лаборатории невозможно воссоздать естественные условия обитания полезной микрофлоры, что часто приводит к ложным результатам.

Расшифровка. В норме болезнетворные бактерии должны отсутствовать в кале. Если они обнаружены, врач назначит лечение с учётом чувствительности микроорганизмов к тому или иному препарату.

При этом точность такого исследования для оценки состояния микробиома крайне низкая.

Средняя цена в коммерческих лабораториях – 1200–1600 руб.

Анализ кала с выявлением ДНК микроорганизмов, присутствующих в кишечнике («Генетика микробиоты», «Секвенирование последовательности микробных генов»)

Что показывает. Позволяет определить количественное соотношение и численность различных классов микроорганизмов, населяющих кишечник.

Расшифровка. С практической точки зрения интерпретация данных этого анализа пока невозможна. На сегодняшний момент только накапливаются данные о том, в каком именно соотношении должны присутствовать те или иные микроорганизмы, чтобы не было проблем со здоровьем. 

Однако коммерческие клиники пытаются трактовать данные анализа и даже разрабатывают индивидуальные диеты, якобы позволяющие скорректировать состав микрофлоры конкретного человека. Но научных данных для подтверждения эффективности таких диет недостаточно.

Средняя цена в коммерческих лабораториях – 12 000–15 000 руб.

Дыхательный тест с лактулозой

Что показывает. Количество бактерий, обитающих в тонкой кишке. Пациенту дают напиток с лактулозой  – веществом, которое расщепляется микроорганизмами в кишечнике. При расщеплении лактулозы бактерии выделяют водород. После этого измеряют количество газа в выдыхаемом пациентом воздухе.

Расшифровка. Тонкая кишка в норме мало населена бактериями, поэтому, если концентрация водорода в выдохе превышает лабораторную норму, это говорит о повышении численности микроорганизмов в тонкой кишке из-за различных заболеваний желудка, поджелудочной железы, кишечника. 

Средняя стоимость в коммерческих лабораториях – 2000–3000 руб.

Анализ кала на метаболиты микрофлоры (биохимический анализ кала на дисбактериоз)

Что показывает. Этот анализ направлен не на измерение количества тех или иных бактерий, а на исследование продуктов обмена веществ микробиоты. Ведь в конечном итоге бактерии влияют на наш организм именно посредством своих метаболитов. Основные метаболиты – это уксусная, пропионовая и масляная жирные кислоты. Именно они защищают организм от болезнетворных микробов, предотвращают развитие заболеваний кишечника, в том числе онкологических, являются контролёрами углеводного и жирового обмена, влияют на работу нервной системы.

Несмотря на разнообразие представителей микробиоты, количество и состав этих кислот находится в чётко заданном диапазоне. Если эти параметры не укладываются в норму, это говорит о нарушении баланса микрофлоры и о высоком риске различных заболеваний, в том числе не связанных с ЖКТ. 

Расшифровка. В норме соотношение кислот должно быть таково: 60% – уксусная кислота, остальные 40% – масляная и пропионовая.

Средняя стоимость в коммерческих лабораториях – 1500–2500 тыс. руб.

Только цифры

• 1,6  млрд долл. было потрачено с 2005 по 2015 г. на разработку основанных на микробио­ме методов лечения различных заболеваний.
• 10¹³–10¹⁵ таково количест­во микробов, живущих в кишечнике.
• 70% микроорганизмов, населяющих наше тело, живёт в толстой кишке.
• 1–3 кг – столько весят микробы, живущие в нашем теле (масса микробов составляет 1–3% веса человека).
• 30 тыс. видов бактерий населяют ­организм человека.
• За 20–25 лет микроорганизмы в теле человека заменяются не менее 5–6 раз.