Як бактерії кишечника впливають на нас; аптечний журнал
У кишечнику людини мешкають трильйони бактерій - мікробіом. Він повинен запобігати хворобам, запобігати ожирінню та визначати настрій. Невже це може бути?
Шлунково-кишковий тракт: трильйон бактерій в кишечнику давно недооцінюється
Вони живуть у вічній темряві, невидимі неозброєним оком, не зовсім апетитні - і один з найгарячіших об’єктів дослідження на даний момент: мікроорганізми в травному тракті людини. Зараз багато вчених вважають, що вони зіграють важливу роль у медицині майбутнього. Вони хочуть використовувати їх, щоб оздоровити людей - шляхом зміни складу кишкової флори.
В одному грамі вмісту кишечника живе більше живих істот, ніж земні люди - переважно бактерії, але також віруси та гриби. Всього в кишечнику осідає близько 100 трильйонів бактеріальних клітин. Мікробіом - так сьогодні дослідники називають цей світ мікробів. Коли на рубежі тисячоліть професор Дірк Халлер з Технічного університету Мюнхена почав мати справу з крихітними сусідками по кімнаті, термін "мікробіом" навіть не існував; так само мало, як і вчених, які цікавились кишковою флорою. "Вважалося, що це просто купа бактерій, яка нам потрібна для травлення, але яка в іншому випадку не має нічого спільного з нашими функціями організму", - повідомляє керівник відділу харчування та імунології.
З середини 2000-х років почався справжній ажіотаж щодо мікробіому кишечника. За словами Галлера, спровокована новою технологією дослідження. Цей процес, відомий як високопродуктивне секвенування, вперше дає можливість швидкого та точного аналізу величезного різноманіття кишкової флори. Вже виявлено кілька тисяч видів бактерій, які є в шлунково-кишковому тракті людини. Існує поєднання мікроорганізмів, яке є спільним для всіх. Однак мікробіом детально відрізняється від людини до людини.
Супер орган з різноманітними завданнями
Кишкові бактерії давно відомі як допоміжні засоби для травлення. Вони виробляють ферменти, які розщеплюють компоненти їжі, які інакше не можна використовувати, наприклад харчові волокна, на компоненти, які організм може засвоїти. Тепер це зрозуміло: мікроби також виступають партнерами з підготовки імунної системи і таким чином забезпечують правильний розвиток захисних сил організму. Їх чиста маса запобігає поширенню патогенних мікроорганізмів у травному тракті. Інтактна кишкова флора також важлива для функціонування кишкового бар’єру. Це контролює, які речовини потрапляють з організму в кишечник і навпаки.
Завдання настільки різноманітні, що мікробіом зараз часто називають "органом в органі" або навіть "суперорганом". Крім того, список захворювань, при яких, як стверджується, певною мірою вражена колонізація кишечника, неухильно зростає. На вершині розташовані хронічні запальні захворювання кишечника, надмірна вага (ожиріння), діабет, але також неврологічні захворювання, такі як розсіяний склероз. Навіть при розвитку таких розладів, як депресія та аутизм, флора кишечника повинна принаймні відігравати певну роль. Деякі дослідники вже припускають, коли захворювання можна вилікувати, впливаючи на мікробіом.
Курка або яйце?
Однак ажіотаж навколо кишкових бактерій як можливий засіб також викликає критику. "Дослідження мікробіомів вимагають здорової дози скептицизму", - попередив Вільям Ханадж з Гарвардського університету в 2014 році у відомому журналі Nature. Дірк Халлер бачить це подібно до свого колеги-професора зі США. Багато досліджень показали, що мікробіота пацієнтів з певними захворюваннями відрізняється від мікробіоти здорових людей. "Чи справді ці зміни спричиняють хворобу, чи є лише наслідком, який не має нічого спільного з походженням хвороби, сказати не можна", - пояснює Халлер. "Але причинно-наслідковий зв'язок має вирішальне значення".
Мікробна популяція вражає своєю величезною пристосованістю. Його склад змінюється протягом 24 годин, якщо той, хто в основному їсть рослинні продукти, раптово з’їдає багато продуктів тваринного походження. Ефект працює і навпаки при переході з важкої м’ясної їжі на вегетаріанську.
Крім того, бактерії виробляють велику кількість речовин, які потрапляють у кров через стінки кишечника, включаючи неврологічно активні речовини, такі як «гормони щастя» дофамін та серотонін. Це свідчить про те, що між мікробіомом і мозком існує зв’язок, який впливає на поведінку, настрій, а отже, і на психічні захворювання, такі як депресія. "Можна було", уточнює Галлер. "Ми лише починаємо розуміти складну взаємодію людей та їх кишкової флори", - говорить мюнхенський фахівець, який координує пріоритетну програму Німецького наукового фонду "Кишкова мікробіота". Ви знаходитесь на самому початку, особливо коли йдеться про пов’язування хвороб та можливих терапевтичних втручань.
Перенесення стільця робить струнких мишей жирними
У кращому випадку є перші вказівки на те, що типова західна дієта - мало клітковини, багато тваринного жиру та білків - може зменшити різноманітність кишкових мікробів. Якби це було так, бактерії, які виробляють триметиламін, могли б розмножуватися. Підозра на те, що речовина збільшує ризик розвитку артеріосклерозу і, отже, інфаркту та інсульту.
Хоча багато чого ще в темряві: дослідження мікробіомів вже дали деякі захоплюючі висновки. У пацієнтів з хворобою Крона та виразковим колітом різноманітність мікробних співмешканців обмежена. Експерименти з генетично модифікованими мишами, які особливо сприйнятливі до цього хронічного запального захворювання кишечника (ВЗК), показали: Поки тварини залишались вільними від зародків, вони не хворіли, незважаючи на сприйнятливість. Однак, якщо мишам давали кілька штамів кишкових бактерій у незбалансованому складі, у них розвивалася ВЗК. Принаймні, на тваринній моделі це свідчить про те, що мікробіом кишечника відіграє причинну роль у розвитку захворювання. Дослідження на генно-інженерних мишах із підвищеною сприйнятливістю до захворювання, подібного до розсіяного склерозу, дали подібні результати.
Однак, як це часто буває у медицині, сумнівно, чи можна ці результати випробувань на тваринах передати людям. Це стосується і експериментів Джеффрі Гордона. Біолог з медичної школи Вашингтонського університету дав мишам без власної кишкової флори або стілець тонкого людського близнюка, або стільця близнюків із зайвою вагою. Хоча всіх тварин годували однаковою їжею, миші, які отримували мікробіом близнюків із надмірною вагою, стали жирними. Однак їх особливості з кишковими бактеріями близнюків із нормальною вагою залишались незначними.
Довгострокова мета: точне втручання в мікробіом
Завдяки такій фекальній трансплантації команда дослідників з Амстердамського університету навіть досягла позитивного впливу на метаболізм цукру в крові людей з метаболічним синдромом. Вони перенесли очищений та відфільтрований стілець від здорових тонких донорів у шлунково-кишковий тракт дев'яти чоловіків, уражених цим попередником діабету 2 типу. Введення мікробіоти покращило обмежену чутливість метаболічного синдрому до гормону, що знижує рівень цукру в крові, інсуліну. "Трансплантація фекалій може стати ключем до лікування цукрового діабету", - сподіваються вчені.
Однак ефект тривав лише кілька тижнів. Крім того, передача всього мікробіому також криє такі ризики, як ризик зараження, підкреслює Халлер. Навіть якщо мюнхенський дослідник попереджає про надмірні очікування, він з оптимізмом дивиться на майбутнє. "Через кілька років ми будемо точніше знати, які зміни мікробіоти кишечника пов'язані з певними захворюваннями", - говорить він. "Це тоді відкриває можливості для набагато більш цілеспрямованих терапевтичних втручань, ніж при трансплантації калу".