Одна группа ученых провела довольно остроумное исследование с целью выяснить, почему бактерии-пробиотики не живут в кишечнике постоянно. Для начала они взяли так называемых безмикробных мышей (то есть выращенных в абсолютно стерильных условиях и не содержащих никаких микроорганизмов ни внутри, ни снаружи). Они лишены какой бы то ни было врожденной микробиоты, способной конкурировать с новыми микробами. Потом исследователи взяли образцы почвы теплого, кислотного и богатого микроорганизмами болота, поскольку по основным показателям эта среда была сходна со средой мышиного пищеварительного тракта. По их гипотезе, новые микробы, попав в кишечник этих мышей, будут процветать и размножаться. Однако после множества попыток заселить пустой кишечник мышей густым супом из, казалось бы, подходящих болотных кандидатов исследователям так и не удалось добиться, чтобы хоть один микроб задержался там надолго. Даже при обилии потенциальных микробов-резидентов и полностью свободном от конкурентов кишечнике новые обитатели в нем так и не закрепились. Эти микроорганизмы были приспособлены к жизни в болоте, а не в мышах, хотя, так сказать, климат и там, и там был довольно похожим.
Многие из наших пробиотических бактерий – хоть из йогурта, хоть из аптечных капсул – отчасти похожи на этих болотных микробов. Они могут выжить в кишечной среде, но не приспособлены для существования в ней длительное время. По сути, они там лишь проездом. Как выяснили ученые, после приема пробиотиков иногда через неделю, иногда спустя две-три недели от их присутствия в пищеварительном тракте не остается ни следа – грустная новость для тех, кто рассчитывает, что съеденные за последний месяц йогурты пополнят их микробиоту на многие годы вперед[13 - Разумеется, для производителей и продавцов продуктов и препаратов, содержащих пробиотики, это отличная новость.]. При этом, как указывают исследователи, не так уж плохо, что эти пищевые микробы – пробиотики не облюбовали наш кишечник и не сделали его своим пристанищем. В конце концов, эволюция очень долго трудилась, чтобы скорректировать список жильцов нашего кишечника и привести к нужному балансу количество его постоянных жителей и временных посетителей. А мы, люди, не всегда действуем разумно, вмешиваясь в равновесие естественных экосистем.
Тот факт, что эти микробы проходят через наш кишечник транзитом, не означает, что их нужно списывать со счетов. Ведь именно с них, микробов-посетителей, и начинается самое интересное. Многие из таких пищевых микробов покидают наш организм вместе с едой. Другие могут задержаться на некоторое время в тонком или толстом кишечнике, и, находясь там, они вовсе не сидят сложа руки – они действуют. Допустим, во время пикника на природе вы лениво наблюдаете за муравьем, бегущим куда-то по своим делам и пересекающим расстеленную на траве скатерть с едой. Вряд ли вас займет мысль, сможет ли что-нибудь натворить одинокий муравьишка. А теперь представьте, как к вашей поляне приближается целая колония муравьев, причем насекомые собираются ходить по ней изо дня в день, – и вы поймете, что перемены неизбежны. Так и микробы в нашем кишечнике. Их огромное множество, и они постоянно что-то едят, что-то усваивают, что-то выделяют – причем делают это не только бактерии-резиденты, но и посетители. А значит, любые вещества, которые микроб потребляет или выделяет в вашем кишечнике, могут воздействовать на среду его обитания и таким образом оказывать влияние на самого хозяина[14 - То есть на вас, на меня, на всех нас.]. Ученые даже начинают подозревать, что одного физического присутствия микробов может быть достаточно – благодаря белкам на их поверхности, – чтобы влиять на нашу иммунную систему.
* * *
Раз микробы так важны для нашего здоровья, невольно возникает вопрос: как мы, люди, помогаем им в этом? Даже поверхностный обзор традиционных кухонь мира показывает, что за долгое время человеческие сообщества придумали собственные рационы, предназначенные для питания и защиты как самих людей, так и их микробиоты[15 - Понятие культура (от лат. cultura – «возделывание, обработка; воспитание»), как известно, обладает огромным количеством значений. Прежде всего оно связано с деятельностью сообщества людей, объединенных общими традициями и обычаями (в том числе и едой). Но по отношению к человеческой общности слово культура начали употреблять лишь в XIX веке. В ряду других значений под культурой понимают и совокупность специально выращенных на питательных средах микроорганизмов. На протяжении большей части своего существования это слово употреблялось в значении «обработка земли», то есть имело прямое отношение к земледелию – иными словами, к культивированию съедобных растений. Пожалуй, сегодня самое время вспомнить о первоначальном значении слова культура.]. Говоря о создании пищи с помощью микробов, известный нью-йоркский шеф-повар Дэвид Чанг, основатель сети ресторанов Momofuku, постоянно использует такие слова, как коренной, туземный, естественный, экологичный. Подобную лексику можно встретить при обсуждении чего угодно – от флоры до антропологии. Пожалуй, такая терминология понадобится при рассмотрении нашей незаслуженно забытой микробиоты. Ведь, по сути, как мы скоро увидим, все, что с ней связано, тесно переплетено как с понятием человеческой культуры, так и с тем местом, которое мы занимаем в нашем мире.
После того как мы тысячелетиями питались традиционной, «культурной» пищей, в нашу жизнь вмешалась наука. Произошло это в XIX веке, когда Луи Пастер ввел в научный оборот микробную теорию, согласно которой болезни вызываются не миазмами[16 - Заразными испарениями; грязным воздухом.], как считалось ранее, а микроорганизмами. С тех пор мы неутомимо изгоняем микробов из нашей пищи и нашей среды обитания[17 - Я очень благодарна, что больше не приходится беспокоиться о тифозной палочке в молоке или холерном вибрионе в водопроводной воде. Но тот фанатизм, с которым мы боремся с микробами, вышел за все разумные пределы – это касается и отказа от продуктов, содержащих скорее полезные, чем вредные микроорганизмы.]. И хотя пищевые пробиотические микробы не так полезны, как мы предполагали, их присутствие в нашем рационе по-прежнему очень значимо – при условии, что мы употребляем их достаточно часто и регулярно.
Наши голодающие микробы
Начав самозабвенно пастеризовать все подряд без разбору, мы запустили механизм промышленного производства пищи. Следующий беспощадный удар мы нанесли, когда взялись за удаление пищевых волокон. И добили введением в рацион огромного количества простых углеводов. В итоге мы лишили наших микробов-аборигенов их любимой еды.
Таким наплевательским отношением к нашей благотворной микробиоте мы разом отвергли отточенный тысячелетиями традиционный рацион и возвели на пьедестал нарезанный белый хлеб – правда, в последнее время его место заняли витаминизированные батончики. Мы отказались от сбалансированной кухни наших предков ради вкуса – и нашей едой стал править маркетинг. Мы отбросили в сторону веками складывавшуюся культуру питания, в которую любые изменения вносились продуманно и постепенно, – и без колебаний приняли систему, созданную для удовлетворения сиюминутных прихотей. И наука всячески способствовала этому, рафинируя старые и синтезируя новые ингредиенты с рекордной быстротой, стремясь отвечать нашим новым пристрастиям. Сравните сегодняшнюю пищу с той, что ели люди всего несколько поколений назад, не говоря уже о тысячах лет назад. И вероятно, вы поймете, какая катастрофа приключилась у нас внутри.
Новые технологии эффективного измельчения и перемалывания, механизированные всего пару столетий назад, позволили легко отделять грубые составляющие зерен. От этого резко снизилось содержание клетчатки в самой обычной пище – хлебе и рисе. До того как это произошло, большая часть человеческой пищи была чрезвычайно богата клетчаткой и прочими неусваиваемыми сложными углеводами, которые в значительном количестве содержатся в растениях: зерновых, овощах, фруктах, зелени – и питают множество полезных бактерий, населяющих наш кишечник.
* * *
Большинство микробов обитает в мире, который почти целиком держится на том, от чего наше тело вот-вот готово избавиться. Их дом – это последняя остановка съеденной нами пищи, перед тем как она окончательно нас покинет. Таким образом, зная, что содержится в толстом кишечнике, остается лишь удивляться, что стенки этого важнейшего человеческого органа состоят всего из единственного слоя клеток. Эта граница и должна быть тонкой, чтобы обеспечить всасывание из кишечника питательных веществ и воды, а также для поддержания работы иммунной системы. Однако не менее важна и целостность этого барьера (между трубкой, набитой протофекалиями и микробами, и остальным нашим телом). Поэтому наш организм приобрел защитный слой слизи на внутренней стенке кишечника, чтобы добавить дистанции между содержимым толстой кишки и кровотоком. Эта слизь служит и другой цели: она обеспечивает микробов-резидентов дополнительной пищей. Состоит слизь из сложных углеводов, которыми – в отсутствие клетчатки – могут питаться кишечные бактерии. Организм человека регулярно обновляет этот слой – и для обеспечения защиты, и для подкармливания микробов. Когда микробам-резидентам не хватает их любимого питания, которое они получают с нашей едой, они жадно набрасываются на слизистый слой, причем их прожорливость часто опережает регенеративную способность организма вырабатывать достаточно слизи для защиты кишечных стенок.
И вот здесь начинаются серьезные проблемы. Клетки кишечной стенки хорошо знают, что им не положено контактировать с микробами, поэтому, когда в слизистом слое появляются прорехи и микробы добираются до самой стенки кишечника, иммунная система начинает бить тревогу. Если соединения между клетками повреждены, стенка кишки теряет свою целостность и становится более проницаемой, тогда содержимое толстой кишки просачивается вовне. А кишечные бактерии и частицы непереваренной пищи – совершенно не те вещества, которым следует болтаться в нашем кровотоке. Этого иммунная система не приветствует (и правильно делает). Она срочно принимается за работу, побуждая защитные клетки переходить в наступление и атаковать чужеродные частицы. Это создает общую обстановку воспалительного процесса, который закономерно связан с артритом, диабетом, болезнями сердца, раком и прочими заболеваниями, которые получают все большее распространение. Некоторые врачи даже подозревают, что это состояние, известное как повышенная кишечная проницаемость, или синдром дырявого кишечника, отчасти является причиной роста пищевых аллергий[18 - Согласно этой теории, белки из пищи (будь то арахис, пшеница или яйца) просачиваются через поврежденную стенку кишечника (что было бы едва ли возможно, если бы кишечные микробы нормально питались), иммунная система определяет их как угрозу и обостренно реагирует на них при каждом новом предъявлении.].
«Грязная» кухня
Судя по обнаруженным археологами древним амбарам, люди начали запасать пищу – например, дикий ячмень – в больших количествах очень давно, как минимум 11 000 лет назад, то есть даже раньше, чем возникло земледелие. Но не все продукты могут храниться так же хорошо, как высушенное зерно. Мясо, скажем, для длительного хранения нужно засаливать. Такой способ консервации требует большого количества соли (не всегда доступного) да и не всегда подходит для прочих продуктов.
Еще один способ сохранить пищу съедобной надолго – позволить ей начать портиться. Главное – обеспечить контроль над процессом разложения за счет поддержания нужной температуры, солености, доступа воздуха, а в некоторых случаях намеренного добавления определенных бактерий или грибков. Как люди по всему миру научились управляться с огнем, водой, растениями и животными, так они сумели поставить себе на службу невидимый мир микробов.
Вдруг оказалось, что при умелом обращении с микробами можно целую неделю пить утреннее козье молоко, осеннюю капусту можно есть всю зиму, а свежевыловленная рыба спокойно долежит и до следующего года. И все это благодаря деятельности микробов, которую мы называем ферментацией или брожением, то есть процессом превращения сахаров в кислоты, спирты, а иногда и щелочные соединения[19 - Часто это сопровождается выделением газов, с чем связано слово фермент (лат. fermentum – «закваска» от fervere – «кипеть; бурлить; бродить»).]. Столь агрессивная среда, создаваемая полезными микроорганизмами, удерживает вредоносных микробов на расстоянии. Во многих случаях брожение даже повышает пищевую ценность ферментированных продуктов.
Если случайные генетические мутации могут со временем приводить к возникновению тонких эволюционных адаптаций, не потребуется большого усердия, чтобы представить подобное – только ускоренное – усвоение новшеств в обработке продуктов. Допустим, одна группа людей обнаружила источник пищи или процесс, который дает им возможность стать здоровее и сильнее; в полном соответствии с дарвиновской логикой этот новый элемент культуры быстро будет распространяться в этом сообществе[20 - Действительно, подобным образом было обосновано распространение молочного животноводства и сохранение у некоторых групп людей способности переваривать молоко во взрослом состоянии.]. Как правило, усвоение выгодных пищевых стратегий не требует чего-то большего, чем доступ к исходным ингредиентам и обучение новым полезным навыкам. Неудивительно, что новые способы обработки пищи быстро заняли свое место в арсенале полезных человеческих умений. Сначала – приготовление природной пищи. Затем – ее выращивание. Вслед за тем – культивирование в более широком смысле, включая ферментацию[21 - «Культура» и «фермент» становятся очень близкими понятиями, если речь заходит об обработке пищи с помощью микробов. Также принято называть культурой специфическую группу заквасочных микроорганизмов, которую намеренно вводят в питательную среду для запуска процесса ферментации, например при изготовлении сыра или дрожжевого хлеба.].
За тысячелетия экспериментов способы приготовления пищи, не вызывающей осложнений, прочно закрепились в человеческих популяциях. Каждое поколение совершенствовало методы брожения в соответствии с местным климатом и сезоном и обеспечивало себя запасами долгого хранения и вполне надежными источниками калорий и ценных питательных веществ на протяжении всего года.
Помимо собственно питательной ценности, ферментированные продукты постоянно снабжали нас большим разнообразием микробов. Многие современные ученые полагают, что наш организм нуждается в частом поступлении внешних микробов, которые выполняют примерно те же функции, что и наша резидентная микробиота, усиливая ее эффективность и принося другую пользу.
Мы все время находимся во власти конфликтующих импульсов: с одной стороны, нам хочется удовлетворять тягу к сладенькому, солененькому или калорийному, а с другой – мы стремимся следовать новейшим рекомендациям по здоровому питанию, хватаясь то за обезжиренные, то за низкоуглеводные продукты. Но какой бы выбор мы ни делали, отказываясь от сахара, соли или лишней химии, волей-неволей мы выказываем крайнее пренебрежение к триллионам организмов, которые эволюционировали вместе с нами (и внутри нас), помогая нам поддерживать собственное здоровье.
И дело не только в том, что мы неправильно выбираем пищу, – мы в принципе ведем неправильный образ жизни.
Долой заразу
Не только наш нынешний рацион в корне отличается от того, каким он был во времена наших предков, – весь наш образ жизни превратился в нечто совершенно противоестественное… в том числе и из-за излишней чистоты. Люди и животные – не единственные обладатели микробиоты в нашем мире. Микроорганизмы живут повсюду, в любой среде: свои резидентные микробы есть и в почве, и в морской воде, и в вашем доме… и даже в вашей кофеварке. Большую часть нашей эволюционной истории мы непрестанно контактировали с внешними микробиотами, принадлежащими той же среде, из которой вышли мы сами. Даже когда мы начали строить себе жилища, пол в них всегда оставался грязным. В то время не было ни стеклопакетов, ни многослойных фильтров, ни антибактериальных чистящих средств. Мы жили в окружении естественной и разнообразной природной микробиоты. Все это круто изменилось за пару столетий – и привело к драматичным последствиям.
Давно известно, что дети, растущие в деревне, – то есть в постоянном контакте с землей, животными и всем прочим, что городские жители привыкли считать грязью, – меньше склонны к заболеваниям, вызванным гиперфункцией иммунной системы, таким как аллергия и астма. Но с тех пор, как примерно полтора столетия назад микробная теория заболеваний получила всеобщее признание, мы принялись энергично вычищать нашу среду обитания. Первоначальные преимущества казались поистине неисчислимы. Достаточно упомянуть жителей Лондона, которые перестали страдать от вспышек холеры. Пациенты, перенесшие хирургическую операцию, могли отныне не бояться гангрены из-за нестерилизованного скальпеля. Наконец, большинство из нас были избавлены от дракункулёза – инфекционного гельминтоза, вызванного гвинейским червем. Однако, получив все эти преимущества, мы с нашей одержимостью чистотой зашли слишком далеко. Вооружившись достижениями химии, микробиологии – и, конечно, маркетинга, – мы имеем все меньше выгод и все больше проблем. Сейчас мы стали слишком чистыми, и наше тело тоскует по тем многочисленным внешним микробам, которые некогда помогали нам поддерживать иммунное равновесие. Идея эта обрела такую популярность в научной среде, что оформилась в так называемую «гипотезу старых друзей». Суть ее проста: сейчас мы испытываем сильную нужду в микроорганизмах, которых с такой одержимостью искореняли.
Кроме того, наша способность обеззараживать все вокруг не беспредельна. Даже если мы, приложив максимум усилий, изведем поголовно всех микробов в наших домах и квартирах, микробы из внешней среды могут вернуться и отомстить. Например, есть исследования, которые свидетельствуют, что в больницах с замкнутой системой кондиционирования уровень обсемененности патогенными бактериями выше, чем в больницах, где палаты проветривают, просто открывая окна[22 - Широко известная Флоренс Найтингейл, по-видимому, догадалась об этом еще в 1850-е годы, рекомендуя выздоравливающим пациентам держать окна открытыми.].
В отличие от дикой природы, окружавшей наших предков, среда, в которой мы обитаем сегодня, способна дать нам очень немногое. Зачастую там, где мы живем, именно мы являемся самым богатым источником микробов. Ученые обнаружили, что, если мы въедем в только что убранный гостиничный номер, всего за несколько часов мы заселим его нашим набором бактерий. По выражению микробиолога из Ратгерского университета Марии Глории Домингес-Белло, в джунглях место колонизирует нас, а в городе мы колонизируем место. Микробный баланс оказался полностью сбит. И, что еще хуже, мы сами стали крайне обедненным источником микробов.
В прошлом, когда рождался ребенок, он появлялся на свет без всякого стерилизующего мыла и антибактериальных ванночек. Он проходил через родовой канал, после чего его принимали руки (нестерильные, без перчаток) другого человека. Никто не кидался мыть его и не уносил от матери, чтобы уложить в пластиковую клетушку. Но мы, рожденные в Пастерову эпоху, вступаем в жизнь в обстановке тотального микробного недостатка. Трудно не согласиться, что в определенной степени чистота, конечно, спасает новорожденных и их матерей от инфекций. Но, как и во многих других сферах жизни в XXI веке, неумеренная тяга к чистоте нарушает исторически сложившееся микробное равновесие.
Первые минуты жизни играют важнейшую роль в формировании нашей микробиоты. Если ребенок рождается естественным путем, через родовой канал, он сталкивается с обитателями микробиоты материнского влагалища, которая менялась на протяжении всей беременности, готовясь к моменту рождения. Нередко к этим первым микробам-колонизаторам примешиваются и микробы из материнского кишечника, попадающие сюда при нормальном контакте с фекалиями. В результате кожу и рот ребенка (а следовательно, и его пищеварительный тракт) заселяет тот же набор микробов, который с незапамятных времен представлял собой естественную первую бактериальную ванну. Этот особый «микробный коктейль» обеспечивает богатую, разнообразную и хорошо отлаженную палитру функций, поддерживающих пищеварительную, иммунную и прочие системы ребенка в первые недели, месяцы и годы жизни.
Дети, рожденные путем кесарева сечения, сначала контактируют не с представителями вагинальной и кишечной микробиоты, а с микробами кожи медицинского персонала и своих родителей, а также с микробами, населяющими больничную среду. В итоге младенцы приобретают совершенно иной базовый набор микроскопических компаньонов. Люди все чаще выбирают именно этот путь появления на свет своих детей. В Соединенных Штатах сорок пять лет назад кесарево сечение делали всего 5 % рожениц. Менее чем за двадцать лет их доля достигла почти четверти. В некоторых странах Латинской Америки она взлетела почти до половины. Разумеется, есть случаи, когда данная операция необходима, но чаще кесарево сечение выбирают по желанию.
Популяции микробов, приобретенные при рождении, остаются с нами на многие месяцы, а то и годы. Домингес-Белло утверждает, что с полной уверенностью может сказать, как был рожден четырехнедельный грудничок, исследовав состав микробов в образце с его подгузника. И через год, как говорит она, мазок, взятый с кожи ребенка, достоверно укажет, был он рожден естественным путем или нет.
Даже у детей, прошедших через родовой канал, микробное наследие совсем иное, чем прежде. Исследования показали, что современные матери, сами имеющие обедненный состав микробов, не способны передать детям устойчивую микробиоту.
Бомбовый удар
Но и те микробы, которые достались нам по наследству, тоже под угрозой. В США врачи назначают около 258 млн курсов антибиотиков, то есть примерно восемьдесят человек из ста принимают антибиотики. Каждый год! Причем очень часто речь идет об антибиотиках широкого спектра, которые действуют на многие типы бактерий сразу. Такая массированная атака хороша, если врач не знает, какая именно разновидность бактерий является возбудителем заболевания, и решает истребить их всех с помощью фармацевтического огнемета. Жертвами антибиотиков становятся не только болезнетворные микробы. Под удар попадают и вполне невинные сторонние наблюдатели, многие из которых эволюционно приспособлены к жизни в нашем кишечнике, – и однажды утратив, нам очень трудно их вернуть.
Безусловно, есть немало случаев, когда назначение антибиотиков – необходимая мера. Но не всегда это так. В Швеции частота назначения антибиотиков составляет около 38 курсов на каждые сто человек в год, и вроде бы без каких-либо пагубных последствий таких «малых доз» для жителей. (Вероятно, некоторые даже скажут, что отсутствие антибиотиков идет им на пользу.) Антибиотики не способны помочь ни на йоту при любых недомоганиях, вызванных вирусной инфекцией, – а именно они становятся наиболее частой причиной обращения к врачу в сезон простуды и гриппа. Действие антибиотиков основано на том, что они разрушают стенки бактериальных клеток, блокируют механизмы их восстановления или еще каким-либо образом вмешиваются в специфическую жизнедеятельность бактерий[23 - На самом деле эти препараты правильнее было бы назвать антибактериотики или что-нибудь в этом роде. Хотя их нынешнее название – антибиотики, то есть лекарство «против жизни» – приобретает все более широкий смысл. Более широкий, чем было когда-то задумано. И более прямой.]. Прибегать к этим препаратам в расчете победить вирусную инфекцию – все равно что использовать, скажем, криптонит против летучих обезьян из страны Оз. Прием антибиотиков при вирусном заболевании может сделать наш организм более уязвимым для инфекции. Но пациенты, желая как можно быстрее избавиться от неприятных симптомов, часто сами требуют от врачей быстрого, действенного лечения, которое зачастую подразумевает антибиотики. (Противовирусные препараты тоже существуют, но лучшее средство против обычных вирусов, как правило, обильное питье и постельный режим, то есть не самые популярные методы при нашем стремительном образе жизни и привычке полагаться на лекарства.)
Любопытно, что в США частота назначения антибиотиков неравномерна по регионам. Она значительно выше в южных штатах (примерно один курс на человека в год), чем на западе страны (приблизительно шесть назначений на каждые десять человек в год). Что еще любопытнее, эти различия совпадают с географическим распространением ожирения. Разумеется, данная корреляция мало что говорит о причинах и следствиях, но фермеры не один десяток лет знают, что, если постоянно скармливать скоту небольшие дозы антибиотиков, животные быстрее набирают вес. А мы только сейчас начинаем задумываться, не стоит ли поискать похожие закономерности у нас самих.
Нам известно, что антибиотики могут вызвать опустошение в кишечнике взрослого человека. Что говорить о детях, у которых кишечная микробиота только формируется – и при этом самым деятельным образом участвует в образовании иммунной и нервной систем. Этот вопрос необычайно важен, потому что дети тоже пьют антибиотики, и очень много.
Дети в США успевают получить в среднем 20 курсов антибиотиков до своего восемнадцатилетия. Самый большой процент приходится на малышей до двух лет – примерно 1300 рецептов на каждую тысячу детей. Это без учета доз, которые многие младенцы и их матери получают в рамках общепринятой практики при родах. Какие-то микробы у детей восстанавливаются, однако специальное исследование показало, что часть бактерий в детском кишечнике не удается обнаружить даже четыре года спустя после окончания приема одного-единственного курса антибиотиков. И тем не менее около 70 % детей, обращающихся к врачу с обычными респираторными инфекциями, покидают его кабинет с рецептом на антибиотики. Хотя более 80 % этих инфекций вызваны вирусами, а не бактериями. Эти цифры говорят об угрозе, которая нависла над нашей кишечной микробиотой и над нашим здоровьем.
Ученые обнаружили, что дети, которым назначали антибиотики в первые полгода жизни или несколько раз в течение первых месяцев жизни, к двухлетнему возрасту имели больший вес, чем полагается при их росте. Кроме того, нарушенная антибиотиками кишечная микробиота могла повышать риск развития аллергии, а также влиять на поведение. По данным исследователей, если женщина принимает антибиотики до рождения ребенка – и даже до начала беременности, – это может влиять на будущих детей, поскольку эти препараты нарушают ее микробиоту, которую наследуют новорожденные.
На наших микробов влияют и многие наши решения и поступки, над которыми мы порой даже не задумываемся.
Все, что так или иначе воздействует на среду нашего кишечника, может подавлять одни виды бактерий и, напротив, способствовать размножению других. В частности, антисекреторные препараты, например ингибиторы протонной помпы и антациды, приносят временное облегчение при изжоге и кислотном рефлюксе, но, понижая кислотность в пищеварительном тракте, они заодно ослабляют его защиту против чужеродных микроорганизмов и ухудшают условия для резидентной микробиоты. Одна из причин, почему многие кишечные бактерии так полезны, именно в том и заключается, что они вырабатывают кислоту. Тем самым они понижают вокруг себя рН, затрудняя выживание потенциальных патогенов. Исследования показывают, что препараты, нейтрализующие кислоту, действительно снижают разнообразие кишечных микробов и повышают риск инфекционных заболеваний, таких как пневмония, а также дефицита витаминов и микроэлементов (потому что кислота помогает расщеплять молекулы пищи, облегчая усвоение важнейших для нас веществ).
Другие факторы, связанные с нашим образом жизни, такие как вскармливание детскими смесями, хронический стресс[24 - Кстати, кратковременный стресс тоже. В одном исследовании было показано, что у студентов колледжа в последнюю экзаменационную неделю семестра уровень молочнокислых бактерий заметно снижается по сравнению с началом семестра.], курение[25 - Наряду со многими другими факторами курение приводит к снижению генетического богатства микробиоты, тогда как отказ от этой привычки способствует восстановлению микробного разнообразия.], недостаток физической активности, тоже могут повлечь за собой неблагоприятные изменения в нашей микробиоте.
Разнообразие, разнообразие и еще раз разнообразие
Недостаток разнообразия – вот ключевое изменение в микробиоте, которое отражается на нашем здоровье.
Какую бы экосистему мы ни взяли, разнообразие всегда является важнейшим показателем ее здоровья и устойчивости. Разнотравный луг или лес со сложным составом древесных пород всегда успешнее противостоят вселению инвазивных растений и лучше справляются с изменениями среды, чем монокультурные сообщества[26 - Чем объясняется неумеренное использование химии для защиты и поддержания наших по большей части монокультурных посевов – ведь природой не предусмотрено распространение одного-единственного вида злаков на огромных площадях.]. Многочисленные исследования показывают, что люди, которые питаются традиционной пищей и живут по традиционному укладу, обладают гораздо более разнообразным составом микробов в кишечнике. Например, сообщества, обитающие в стороне от современного глобализованного мира – где-нибудь в джунглях Амазонии или на высокогорьях Танзании, – имеют на 30 % более разнообразную кишечную микробиоту, чем жители развитых стран. У представителей южноамериканского индейского племени яномами разнообразие микробиоты почти на 60 % выше, чем у среднего американца или европейца. По сути, если мы построим диаграмму разнообразия кишечной микробиоты этих жителей Южной Америки и представителей африканских народностей, а также статистически «здоровых» североамериканцев, обе группы аборигенов окажутся ближе друг к другу. Так, те из нас, кто живет в так называемых развитых странах, в каком-то смысле оказываются заметно беднее этих народов.
Тем не менее даже обедненная кишечная микробиота современного человека может похвастаться оставшимся богатством. Изучая жителей развитых стран, ученые, к своему удивлению, обнаружили, что уровни разнообразия микробиоты не соответствуют типичному распределению, при котором у большинства людей среднее количество видов бактерий, а у относительно немногочисленных групп – очень низкое или, напротив, исключительно высокое. Вместо этого кривая распределения оказалась седловидной формы, с двумя большими «лагерями» по краям – с относительно низким уровнем разнообразия и относительно высоким, причем различия между этими двумя группами достигали ошеломляющих 40 %. При этом люди, попавшие в группу с низким разнообразием микробиоты, с большой вероятностью имели лишний вес или страдали ожирением. Другие исследования показали, что у людей с воспалительными заболеваниями кишечника, например с язвенным колитом или болезнью Крона, разнообразие кишечной микробиоты примерно на 25 % ниже, чем у здоровых людей. Уменьшение разнообразия микробов связано с воспалительными процессами. Хроническое воспаление создает среду, выборочно поддерживающую сообщества микробов, которые еще больше усиливают воспаление – таким образом, возникает порочный круг, повышающий риск многих заболеваний, включая артриты, деменцию и некоторые виды рака.
Микробное разнообразие также может быть основным показателем здоровья и у людей с лишним весом. Наблюдая небольшую группу пациентов с ожирением во Франции, исследователи обнаружили, что среди людей с одинаковым избытком веса те, кто придерживался более здорового питания (критериями которого они считали ограниченное потребление сахара и обилие фруктов, йогуртов и супов), имели более разнообразную микробиоту, чем те, кто меньше заботился о здоровом рационе (потребляли много сахара, мало фруктов и йогуртов). Изучая оба профиля ожирения (с низким и высоким уровнями разнообразия микробиоты), ученые выяснили, что люди с низким числом кишечных микробных генов (показатель низкого разнообразия) с большей вероятностью имели в составе микробиоты бактерий, способствующих развитию воспаления, тогда как люди с высоким числом микробных генов имели больше видов, противодействующих воспалению, таких как бактерия Faecalibacterium prausnitzii, защищающая нас от некоторых заболеваний кишечника и других органов. Тот же исследовательский коллектив обнаружил, что у этих пациентов именно низкое число микробных генов более надежно, чем избыточный вес, служило индикатором инсулиновой резистентности (предвестника диабета). Дальнейшие исследования показали, что, если представителям обеих групп пациентов с ожирением (с низким и высоким разнообразием кишечной микробиоты) помогали сбросить вес за счет улучшения рациона, это приводило и к возрастанию микробного разнообразия. «Полученные результаты подтверждают обнаруженную ранее связь между долговременными пищевыми привычками и структурой кишечной микробиоты», – пишут авторы этой работы. Они также полагают, что «постоянное регулирование микробиоты можно осуществлять за счет изменения рациона». Эти исследования наглядно показывают, как важен дружественный микробам рацион для того, чтобы сохранить свое здоровье на долгие годы.
Перемены за одну ночь
Есть во всем этом и кое-что хорошее, а именно: мы уже не так мало знаем о наших микробных сообществах. И можем выбирать образ жизни и рацион, которые помогут сделать нашу микробиоту лучше, здоровее и разнообразнее. Причем изменений не приходится ждать неделями и месяцами. Благодаря малой продолжительности жизни бактерий и быстрой смене их поколений изменения в среде их обитания способны привести к большим переменам в их популяциях и функциях в течение одной ночи.
Эти поразительно быстрые сдвиги были засвидетельствованы в тщательно выстроенном эксперименте, который провели ученые из Гарвардского университета. Микробиолог Питер Тернбо, ныне работающий в Калифорнийском университете в Сан-Франциско, и его коллеги набрали десять добровольцев, чтобы изучить, как наш рацион влияет на микробиоту. Ранее они уже обнаружили, что микробиом мышей существенно зависит от того, чем кормят грызунов[27 - Мыши по-прежнему остаются самыми популярными модельными объектами для микробиологических исследований – не в последнюю очередь потому, что безмикробных мышей сейчас легко заказать по почте. Но есть одна проблема. Мыши (как, впрочем, и многие другие животные) имеют очаровательную склонность к копрофагии, то есть поеданию экскрементов. Подбирая помет – свой собственный или своих соседей по клетке, – они получают дополнительные питательные вещества, а заодно и изрядное количество кишечных микробов. Из-за этой, так сказать, интенсификации воздействия на микробиоту, принятой у грызунов (и вызывающей у нас непреодолимое отвращение), эффекты, наблюдаемые в экспериментах на мышах, проявляются значительно ярче, чем у людей.]. Теперь оставалось найти людей, согласных питаться одним и тем же пять дней подряд.
Тернбо и его коллеги разделили испытуемых на две группы: первая придерживалась диеты, состоящей исключительно из продуктов животного происхождения (мясо, яйца, сыр), вторая питалась только растительной пищей с высоким содержанием клетчатки (овощи, зерновые, зелень, фрукты и пр.). Участники эксперимента, имевшие самые разные предпочтения в пище (включая одного пожизненного вегана), начинали с очень разным составом микробиоты. В ходе исследования ученые видели индивидуальные различия в микробиотах каждого испытуемого, в то же время внутри каждой группы микробные профили и состав активных генов микробов обретали определенное сходство. Судя по всему, наша микробиота обладает поистине поразительной способностью приспосабливаться к тому, чем мы питаемся. Иногда это к добру, а иногда и к худу. Тем больше причин задумываться о наших микробах, когда мы решаем, что бы такое съесть в следующий раз.
Однако прежде чем мы возьмемся за вилки и ножи, чтобы погрузиться в удивительный мир еды, питающей наших микробов, давайте для начала узнаем чуть больше о самих наших маленьких, но таких важных партнерах, которые считают нас своим домом и отвечают за наше здоровье.
Глава вторая. Что у кишечника внутри
Большинство из нас всю жизнь живет в полной уверенности, что они неповторимые существа с уникальными, присущими только им чертами. Независимо от того, осознаем мы это или нет, в каждом из нас живут еще сотни видов, для которых наше тело – родной дом. В одном только кишечнике их насчитывается от ста до двухсот видов. И каждый из нас в любой момент носит в себе порядка 40 триллионов дружественных микроорганизмов – это примерно в 6000 раз больше, чем людей на планете. То есть наше тело – довольно густонаселенное место с динамичной внутренней жизнью.
Как правило, эти микробы существенно меньше размером, чем человеческие клетки. Все вместе они весят от силы несколько фунтов, и большая их часть скучена в толстом кишечнике. При том, что они очень малы, они в то же время необычайно деятельны. В основном каждый микроб занят созданием клеточных стенок и выработкой ферментов – одним словом, трудится не покладая рук, как микроскопический персонаж очаровательных комиксов Ричарда Скарри. И несмотря на малые размеры, в совокупности эти микробы обладают колоссальной активностью и столь же колоссальным потенциалом.
Как правило, говоря о микробиоте, или микробиоме, мы подразумеваем микробное сообщество, обитающее в нашем пищеварительном тракте, главным образом в толстой кишке. Но у человека есть и другие микробиоты – на коже, во рту, в носу и на прочих участках его тела. Каждый из этих участков отличается собственной очень интересной экологией, поэтому любой отдельно взятый биом имеет совершенно разную среду обитания. Едва ли мы ожидаем встретить одни и те же растения и одних и тех же животных в Атакаме, одной из самых засушливых пустынь мира, и во влажных тропических лесах Амазонии. Точно так же кожу наших плеч и подмышечные впадины населяют разные популяции микробов. Даже на правой и левой руках у нас живут разные микробные сообщества. Для кого-то наше тело – щедрые джунгли, а для кого-то – голая пустыня.
Краткая экскурсия
Прежде чем мы начнем разбирать, какое значение имеют микробы для нашего кишечника и нашего здоровья, будет полезно получить общее представление о том, как устроен и как работает наш пищеварительный тракт. Давайте же начнем с еды.
История съеденной нами пищи – с того самого момента, как последний кусочек покидает кончик вилки, чтобы оказаться у нас во рту, – исполнена приключений, достойных страниц авантюрного романа. Расстояние около девяти метров она преодолевает за десятки часов и претерпевает удивительные превращения. На всем пути ее продвижения пищеварительный тракт активно взаимодействует со всем остальным телом посредством нервов, нейромедиаторов, гормонов и иммунной системы. Развитию сюжета способствует искуснейшая работа мышц, под действием которых пища продвигается, сдавливается, перемешивается и перемещается в направлении своего исхода.
Хотя мы и считаем пищеварительный тракт внутренней (и очень личной) частью нашего организма, на самом деле он представляет собой самый открытый канал нашего сообщения с внешним миром. По сути, это трубка, по которой ежедневно проходит масса чужеродного материала, – хочется надеяться, что съедобного. Подобно второй коже, этот тракт обладает большой поглощающей способностью, позволяя нам извлекать из пищи необходимые питательные вещества. На страже его порядка и здоровья стоит бдительная иммунная система, готовясь атаковать каждый потенциально вредоносный элемент, способный проникнуть сюда за те пятьдесят с лишним часов, которые требуются съеденному обеду, чтобы завершить свое путешествие и покинуть наш гостеприимный организм.
Конец ознакомительного фрагмента.
Текст предоставлен ООО «ЛитРес».
Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию (https://www.litres.ru/pages/biblio_book/?art=68442847&lfrom=174836202) на ЛитРес.
Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.
notes
Сноски
1
А если еще точнее, мы бы даже никогда не появились на свете.
2
В нашей книге мы используем эти два термина как синонимы. По мнению некоторых ученых, словом микробиом следует обозначать только совокупность генов, содержащихся в микробиоте, – в том смысле, как мы понимаем совокупность всех генов человека под словом геном. Но мне по душе точка зрения, которой придерживаются другие ученые: под микробиомом следует понимать всю среду – это и микробы, и желчь, и все прочее, – как если мы говорили бы о биоме леса или речной дельты. И раз уж мы коснулись этого, хочу заметить, что принятое сейчас выражение «кишечная микрофлора» не вполне корректно. Слово флора исходно применялось к растениям, а в нашем случае речь идет об организмах из совершенно других областей живого мира. Возможно, столетия назад подобная ошибка не показалась бы слишком серьезной, но даже первый исследователь, увидевший своими глазами бактерий, – изобретатель микроскопа Антони ван Левенгук – дал им название анималькули, то есть «зверушки». Поэтому мы будем придерживаться термина микробиом или его синонима микробиота.
3
Стали широко доступны около двух с половиной поколений назад.
4
Конечно, при правильном употреблении (то есть не тогда, когда с их помощью пытаются побороть вирусные инфекции или искусственно увеличивают привес скота) антибиотики можно считать истинным чудом современной медицины. Благодаря им из нашей жизни полностью исчезла угроза заболеваний, которые раньше убивали нас тысячами и миллионами. Впрочем, есть и много других изменений в нашем образе жизни, которые позволили радикально улучшить наше здоровье. Как и любой другой человек, я очень рада возможности пользоваться современным туалетом, не служить прибежищем глистов и любоваться снегом из окошка дома, греясь у радиатора. Но все же в последнее время мы довели нашу тягу к удобствам до крайности.
5
Разумеется, предковая микробиота в эволюционной истории человека была не одна – по крайней мере, если считать от самых первых людей. И пусть это звучит немного сложно, но и у их предков были свои микробиоты, и у предков этих предков – так мы дойдем до самых первых многоклеточных организмов.
6
