Мікробіом - істоти, які живуть у нас, контролюючи наше життя
Термін "мікробіом" був введений Джошуа Ледербергом, одним із титанів молекулярної біології, для позначення всіх мікробів, їх генетичних елементів та їх взаємодії в навколишньому середовищі. У 1958 році Ледерберг став одним із наймолодших нобелівських лауреатів, отримавши найважливішу відзнаку в медицині лише у 33 роки.
Нас «колонізують» бактерії з народження
Бактерії, що входять до складу мікробіома, колонізують наш травний тракт з перших 24 годин після народження і стабілізуються приблизно до дворічного віку, стаючи постійно присутніми в нашому житті і формуючи справжній «орган».
Наш мікробіом змінюється залежно від народження: вчені з’ясували, що немовлята, народжені природним шляхом, покриті мікробами в родових шляхах, а народжені шляхом кесаревого розтину - мікробами, які зазвичай існують на шкірі дорослих.
Експерти підрахували, що тисячі мільярдів мікробів, що мешкають в нашому тілі, загалом важать майже 2 кілограми. Більшість з них живе в кишечнику, і їх руйнування може мати неприємні наслідки, такі як ожиріння або розвиток захворювань товстої кишки.
Наші стосунки з бактеріями, які живуть у нас, є симбіотичними: в обмін на їжу вони допомагають нам перетравлювати їжу, виробляти необхідні вітаміни та зміцнюють нашу імунну систему. Щоб співіснувати з нашим мікробіомом, імунна система повинна переносити тисячі видів нешкідливих бактерій. Натомість ці бактерії відіграють важливу роль у боротьбі з патогенами - «поганими» бактеріями.
Знаючи мікроби, що живуть у нашому організмі, вчені сподіваються, що зможуть дати кожному краще життя за допомогою персоналізованих дієт, швидшої діагностики захворювань та їх персоналізованого лікування.
Чому мікроби в нас дуже важливі
Численні дослідження останніх років показали, що розлад мікробіомів може мати неприємні наслідки для здоров'я людини, включаючи алергію, екзему, астму та ожиріння.
В останні десятиліття спостерігається, що в промислово розвинутих районах планети швидкими темпами зростає кількість хворих на алергію. Після багаторічних досліджень дослідники дійшли висновку, що "одержимість чистотою" є основною причиною. Гіпотеза була підтверджена швейцарським дослідженням, проведеним минулого року, в якому дослідники дійшли твердого висновку: різке збільшення кількості алергічних захворювань у промислових товариствах пов'язане з швидким зникненням мікроорганізмів, що населяють людський організм. Згідно з дослідженням фахівців з мікробіології та імунології зі Стенфордської медичної школи, люди з хелікобактер пілорі мають менший ризик астми, алергічного риніту або шкірної алергії, ніж інші. Вчені також говорять, що хелікобактер пілорі відіграє важливу роль у функціонуванні гормону грелін, зникненні бактерії, що сприяє розвитку ожиріння, діабету 2 типу та інших метаболічних розладів.
Два американські дослідники, Джеффрі Гордон та Рут Лей з Вашингтонського університету, провели кілька експериментів на мишах, які мали цікаві результати. Таким чином, вони виявили, що лабораторні миші, генетично схильні до ожиріння, мають кишкову флору бактерій, які поглинають більше поживних речовин з їжею, ніж інші миші в клітці. Те саме було помічено у людей. Два дослідники протягом року спостерігали за 12 добровольцями із ожирінням, протягом яких вони дотримувались режиму схуднення. У міру схуднення добровольці структура бактерій у кишечнику змінювалася.
Гордон і Лей також показали, що коли мишей, що живуть у стерильному середовищі, колонізують бактеріями, витягнутими з тіла ожирілих мишей, вони, як правило, набирають більше ваги, ніж коли їх колонізують бактеріями, витягнутими з організму мишей нормальної ваги. . Здається, це дослідження пояснює заразний ефект ожиріння у людей. Таким чином, ожиріння передається не тільки генетично, а й соціально, завдяки обміну бактеріями, який відбувається між друзями та родичами.
Тому можна сказати, що людина, будучи суперорганізмом, нагадує екосистему лісу, залежно від присутності багатьох істот, які завдяки своїй різноманітності підтримують рівновагу системи.
3 ентеротипи людини
Нещодавно великий європейський проект під назвою MetaHIT призвів до відкриття того, що люди також відрізняються бактеріями, які живуть через них, а не лише такими елементами, як група крові. Вчені виявили, що існує 3 типи мікробних популяцій, кожна людина належить до одного з цих ентеротипів. У той же час дослідники виявили, що ентеротипи не пов'язані з віком, статтю, національністю чи харчуванням людей.
3 ентеротипи були названі на честь домінуючої мікробної групи: Бактероїди, Превотелла і Румінокок. Бактероїди ефективніше розщеплюють вуглеводи, що може пояснити, чому люди з цим типом схильні до проблем із вагою. Бактерії Prevotella, як правило, розщеплюють кишковий слиз, а румінокок сприяє засвоєнню цукру, що може сприяти набору ваги.
Люди, що належать до ентеротипу Бактероїди, мають кращу кишкову середу для синтезу вітамінів В2, В5, С і Н, а особи, що належать до ентеротипу Превотелла, мають більше бактерій, що ефективно синтезують вітамін В1 та фолієву кислоту.
Торішнє дослідження показало, що ентеротип Bacteroides пов'язаний з дієтами з високим вмістом жиру та білка, тоді як ентеротип Prevotella пов'язаний з дієтою з високим вмістом вуглеводів.
Інше дослідження Олуфа Педерсена, спеціаліста з молекулярної генетики з діабетичного центру Steno в Гентофте, Данія, показало, що люди з ожирінням або ті, хто страждає на порушення обміну речовин, як правило, належать до ентеротипу Bacteroides. Насправді дослідники виявили, що у 90% випадків вони можуть визначити, страждає людина ожирінням чи ні, аналізуючи лише свій мікробіом.
Дослідження, проведене в Данії, показало, що аналіз мікробіома дозволяє лікарям точно оцінити, чи страждає пацієнт на цукровий діабет, причому розмноження мікробів у групі Bacteroides є кращим еталоном, ніж індекс маси тіла досліджуваної людини.
Виявлення ентеротипів - ще один крок до персоналізованої медицини
Вчені вважають, що відкриття ентеротипів призведе до трансформації медицини, як це сталося з групами крові. Персоналізована дієта на основі ентеротипу та призначення правильних препаратів для ентеротипу пацієнта - це перші зміни, передбачені фахівцями.
Вчені також вважають, що ентеротипи відіграватимуть важливу роль у пошуку альтернативних методів лікування антибіотиками, які в останні роки стали неефективними, оскільки бактерії стали стійкими. Таким чином, замість того, щоб намагатися вивести з кишечника всі бактерії, включаючи шкідливі, лікарі зможуть стимулювати корисні бактерії для відновлення бактеріального балансу, який існував до розвитку хвороби. З часом ентеротипи дозволять розробляти персоналізовану медицину, в якій кожен пацієнт отримає користь від лікування, розробленого відповідно до власних потреб, визначеного на основі їх мікробіому.
Бактеріотерапія (також рідше відома як "трансплантація калу") - це вже лікування, яке почало застосовуватись із обнадійливими результатами у пацієнтів, для яких антибіотики та інші методи лікування не працюють. Бактеріальна трансплантація проводиться протягом декількох десятиліть, але лише в останні роки генетичний аналіз кишкових бактерій став можливим до і після трансплантації.
Дусько Ерліх, координатор проекту в MetaHIT, пояснює, чому мікробіом буде відігравати важливу роль в персоналізованій медицині: "Наш геном відрізняється максимум на 0,1% від людини до людини, але різниця в метагеномі може становити до 50%". . Отже, аналізуючи гени організмів, що живуть у нас, лікарі можуть визначити унікальні аспекти кожного пацієнта, що дозволить розробити персоналізовані методи лікування.
Дослідники також прогнозують, що в майбутньому діти будуть не тільки щеплені проти вірусів, але й проходитимуть детальний аналіз мікробіому, щоб виявити ключові бактерії, яких не вистачає, з метою їх повторного впровадження.
Дослідження мікробіому все ще перебувають у початковій стадії, але лікарі сподіваються краще зрозуміти його, перетворити на союзника проти хвороби. Тож бактерії, що живуть у нас, зіграють життєво важливу роль у забезпеченні нашого здоров’я, оскільки вчені зрозуміють їх краще.
Фахівці, які займаються вивченням мікробіому, кажуть, що потенційні вигоди від його розуміння величезні. Джуліан Девіс, мікробіолог з Університету Британської Колумбії, каже, що «спроба краще зрозуміти мікробіом є найважливішим науковим проектом усіх часів. Якщо цей проект буде успішним, всі виграють ". Тому найближчі роки обіцяють принести чудові новини про найважливіші істоти, які живуть у людському суперорганізмі.