Мікробіом кишківника: хто ми насправді?

Головна ідея: людина як «корабель поколінь»

Тема відео — мікробіота кишківника (мікрофлора): бактерії та інші мікроорганізми, що живуть усередині нас. Вивчаючи їх, ми починаємо краще розуміти самих себе й ставимо філософське питання: хто ми такі з погляду клітин, з яких складаємося?

Автор пропонує наочну аналогію:

• Уявіть космічний корабель поколінь, що летить крізь простір багато років.
• Усередині живуть «астронавти», які виконують усі роботи з обслуговування корабля.
• Замініть корабель на власне тіло, а астронавтів — на бактерії та інші мікроби.
• Одне не може існувати без іншого: обидві сторони захищають і скеровують одна одну.

Звідси висновок: відомий вислів «ти є те, що ти їси» не просто правдивий — реальність сягає значно далі. Мікроби всередині нас — це певною мірою ми, а ми — певною мірою вони.

Основи: вісь «кишківник — мозок» і мешканці кишківника

• Науковці вже десятиліттями знають про комунікацію між мозком і «малим мозком» кишківника. Вплив взаємний, причому іноді кишківник впливає на головний мозок навіть сильніше.
• Кишківник — дім для дуже різних мікроорганізмів:
  • різноманітні бактерії;
  • давні одноклітинні — археї;
  • гриби, зокрема поширена Candida albicans, яка часто спричиняє проблеми, але, ймовірно, виконує й досі не зрозумілу нам роль.
• Таке співжиття властиве не лише людям: навіть комахи мають власні корисні бактерії.

Що для нас роблять мікроби

Саме за останнє десятиліття стало зрозуміло, наскільки широкий їхній функціонал:

• Захист від патогенів, які інакше легко проникали б у організм.
• Захист від різних токсинів довкілля.
• Підтримка й «ремонт» структур кишківника — так само, як колоністи обслуговують корабель.
• Допомога метаболізму: вони перетравлюють те, що інакше було б неперетравним. Через це близько 60% нашого калу — це фактично мертві мікроби.
• Участь в імунітеті людини.
• Вплив на мозок, зокрема на якість сну.

Масштаб і генетика

• Кишківник має найвищу щільність мікроорганізмів з-поміж усього на планеті.
• У нас живе приблизно від 300 до 1000 видів, багато з яких досі відкривають або взагалі не розуміють.
• Якщо скласти всі гени цих бактерій, їх буде приблизно у 100 разів більше, ніж генів у геномі людини. Генетично ми справді радше «кораблі» для мікробних колоністів.
• Ці мікроби надзвичайно давні: багато з них існують на Землі мільярди років, а до життя всередині нас пристосувалися, ймовірно, лише за останні кілька мільйонів років.

Мікробіом різний у різних людей

• Склад мікробіоти індивідуальний.
• Щонайменше одне дослідження показало, що мешканці різних міст мають різні набори мікробів — існує своєрідний «бактеріальний відбиток» місця проживання.
• Склад мікробіоти суттєво змінився з часом, особливо зі зміною раціону та з приходом індустріальної доби.

Давні мікробіоми проти сучасних

Дослідження торішнього року проаналізувало найдавніші мікроби з викопних екскрементів віком до 2000 років і порівняло геноми давніх та сучасних бактерій.

Ключові результати:

• Частина давніх кишкових бактерій виявилася абсолютно новою для науки — вони більше не існують, зникли з тих чи інших причин.
• Сучасний мікробіом містить багато антибіотикорезистентних мікробів.
• Загальна різноманітність мікробів сьогодні значно нижча.
• Виявлено прямий зв'язок між певними бактеріями та такими проблемами, як діабет і ожиріння.
• Мікробіом давніх людей нагадував мікробіом сучасних корінних спільнот, однак навіть у них уже бракує тих зниклих видів.

Роль «магазинної» дієти

• Перехід до раціону із супермаркету позбавив нас багатьох поживних речовин, які підтримували захисні бактерії.
• Наслідок — руйнування слизового шару товстої кишки, що пов'язують із хворобою Крона, целіакією та виразковим колітом. Такі проблеми практично не траплялися раніше.
• Давні мікроби мали значно більше транспозаз — ферментів, що допомагають бактеріям швидко адаптуватися до змін умов.
• Через легкодоступні поживні речовини сучасні бактерії «полінувалися» й гірше пристосовуються до нових середовищ. Ми їмо приблизно те саме щотижня, тоді як у давніх та сучасних корінних чи аграрних спільнотах раціон змінюється мало не щодня — «їси те, що виростив».

Мікробіом і старіння: досліди на мишах

Через трансплантацію фекалій (пересадку калу від однієї миші іншій — метод, що вже застосовується в медицині) науковці отримали вражаючі результати:

• Вдалося звернути назад частину проявів старіння у старих мишей.
• Зокрема, зменшився когнітивний спад, покращилася робота мозку — тобто мікробіом підтримує не лише травлення й імунітет, а й функції мозку.
• Ключову роль, імовірно, відіграла бактерія Enterococcus, поширена в молодих мишей і відсутня у старих.
• Оскільки в людей подібні пересадки вже застосовують для лікування алергій та синдрому подразненого кишківника, цілком імовірно, що незабаром лікарі використовуватимуть трансплантацію мікробіоти від молодих донорів для оздоровлення старших пацієнтів.

Вісь «кишківник — мозок»: настрій, психіка, особистість

• Хімічні сигнали, що утворюються в кишківнику, безпосередньо впливають на мозок, і більшість із них — продукт діяльності бактерій.
• В одному експерименті мишам пересадили мікробіоту людей із великим депресивним розладом (MDD). У мишей розвинулися схожі симптоми: значно більше тривожності й депресивної поведінки.
• Мікробіом пов'язаний із:
  • якістю сну;
  • тривожними розладами;
  • депресією та іншими розладами настрою.
• Склад мікробів змінюється протягом доби, тож кишківник у різний час доби зазнає дії різних метаболітів — це прямо пов'язано зі сном і циркадними ритмами.

Бактерії та риси характеру

Дослідження, опубліковане кілька місяців тому, показало зв'язок між конкретними мікробами та рисами особистості:

1. Певні бактерії залишають по собі специфічні метаболіти (хімічні сполуки).
2. Ці речовини впливають на вісь «мозок — кишківник», породжуючи сигнали, яких інакше не було б.
3. Кожен тип бактерій асоціюється з певною рисою характеру.

Отже, харчування заохочує розмноження певних бактерій, а це з часом поступово змінює особистість. Зміни не миттєві й залежать від балансу мікробіому, але кореляція простежується. Вислів «ти є те, що ти їси» стосується не лише тіла, а й характеру та когнітивного стану.

Відкриті питання

• Що станеться з рисами характеру, якщо антибіотики знищать бактерії, відповідальні за них?
• Наскільки швидко зміниться особистість після різкої зміни раціону?
• Загалом галузь перебуває в зародковому стані — попереду безліч відкриттів.

Підсумок

Головне філософське питання лишається без відповіді: чи ми — просто «кораблі поколінь», якими керують надзвичайно ефективні бактерії, чи мікроби окупували нас без дозволу й стали постійними мешканцями? Запитань більше, ніж відповідей, тому тема матиме продовження в наступних частинах.