Дослідження кишкового мікробіому за останнє десятиліття буквально вибухнуло. Гастроентерологічний тракт (ШКТ) тривалий час вважався лише органом травлення, але нові технології привели нас до розуміння того, який вплив має кишковий мікробіом на наше здоров'я та хвороби. Ми знаємо про його роль у метаболізмі, імунній системі та про його вплив на поведінку.
Ми також знаємо про його зміни після пологів, зміни, що приходять із віком упродовж життя, зміни, пов'язані з характеристиками довкілля, зі стресом, зі станом здоров'я та із застосовуваними ліками. Є чимало того, що ми про нього знаємо, і, безсумнівно, значно більше того, чого ми про нього ще не знаємо. (1, 2)
У нашому животі живе і невтомно працює вагою приблизно півтора кілограма, а кількістю 1014 (тобто десять у чотирнадцятому ступені) найрізноманітніших мікробів, вірусів, дріжджів, грибів, плісняви, паразитів (яких, мабуть, доведеться почати називати більш пристойно; введенням яєць паразита волосоголовця свинячого вчені експериментально намагаються лікувати запалення кишківника, астму і навіть аутизм) та інших дрібних істот, завдання яких — допомагати нам у переробці їжі й водночас виробляти безліч ферментів, яких немає в організму, а також синтезувати десь від 70 до 90 % найрізноманітніших нейромедіаторів та інших активних речовин, включно зі священною молекулою серотоніну та «ендозепінами», наполегливо зміцнювати імунітет як назовні, так і всередині, а також між собою. Половину маси нашого щоденного калу становлять ці відмерлі мікроорганізми, які ми можемо виявляти останніми роками завдяки розвитку секвенування в межах дослідження людського геному. Його вже розшифровано, і наразі триває дослідження, спрямоване на їхнє картування, кероване National Institute of Health (NIH) у США під назвою Human Microbiome project.
Весь цей зоопарк називається бактеріомом, або ж його можна зустріти під терміном «бактеріота», і він містить у кількасот разів більше генів, ніж наша ДНК. Суперечка про те, чи їх у десять разів більше, ніж усіх клітин у тілі, зрештою вирішилася на користь нашого організму (щоб мікробіом нас бува не здолав), а саме так, що під час першого підрахунку клітин до загальної кількості не включили еритроцити. Якщо ж їх врахувати, ми виходимо з мікробіомом на цілком рівний рівень. Але я не впевнений, як у це втрутяться мікроби з інших слизових оболонок і поверхонь, включно зі шкірою.
Утім, «внутрішній мозок» (званий gut brain або ENS) — із власною рефлекторною активністю, а отже, незалежний від автономної нервової системи (ANS) — має досить солідну потужність, адже до всього вищезазначеного слід додати той факт, що в стінці тонкого кишківника розташовані нервові сплетення, які містять таку саму кількість нейронів, як і спинний мозок, тобто близько ста мільйонів, і що тут також зосереджені найрозлогіші частини імунної системи. Що стосується роботи кишкового мозку, він не зосереджується ані на філософії, ані на логіці, але потужно долучається до переживань та настанов нашого емоційного світу. Саме тут ми відчуваємо «gut feelings», які іноді називають інтуїцією.
Якщо до того ж усвідомити, що те, що знаходиться в кишківнику, інтралюмінальний уміст, насправді перебуває зовні організму, і що те, що з нього буде всмоктано, що ні, а що зрештою буде виділено в кишківник, визначає один шар епітелію, стає зрозуміло, що його клітини потребують потужних помічників. І ними є як компоненти мікробіому, так і імунна система. Одним з ускладнень може бути гіперпроникність кишкової стінки, так званий «leaky gut», коли проміжки між окремими клітинами, які зазвичай становлять лише кілька ангстремів, розширюються, і крізь них в організм можуть проникати небажані речовини або ж, навпаки, з організму може виходити вода, як це відбувається, наприклад, під час холерної інфекції.
Зв'язок із центральною нервовою системою забезпечується, з одного боку, блукаючим нервом, 90 % волокон якого несуть звідси інформацію до мозку, а з іншого — нейромедіаторами, які переміщуються з кровотоком. І щоби цих революційних новин не здавалося мало, слід також згадати, що менш ніж два роки тому було зруйновано міф про імунну ізоляцію мозку. У мозкових оболонах виявили лімфатичні судини, що забезпечують зв'язок з усією системою організму (3). Отже, уся керівна система пов'язана значно досконаліше й набагато складніше, ніж ми уявляли досі.
Як ми отримали кишковий мікробіом? Давно, прадавно, і саме тому наших крихітних помічників називають «старими друзями». Колонізація є наслідком еволюції, і характерний склад бактеріому ми спостерігаємо в усіх ссавців. Howard Ochman склав карту еволюції бактеріому людиноподібних мавп і стверджує, що за їхньою еволюцією можна зручно стежити лише спостерігаючи за їхнім бактеріомом. Бактеріоми двох видів горил ближчі один до одного, ніж до них близький бактеріом людини. Проте вони й надалі зберігають свою різноманітність, біорізноманіття, тоді як ця характеристика в людини стає дедалі біднішою. (4) Цікаво, що панда, яка належить до родини ведмежих, харчується листям, якого з'їдає близько 30 кг на день, а отже, має в травній системі мікробіом, що дозволяє їй переробляти та засвоювати цю їжу. Можна сказати, що хоча це й ведмідь, мікробний склад його травної системи схожий радше на коров'ячий, ніж на інших ведмедів. Людина ж, навпаки, пішла шляхом, ближчим до хижаків.
Кожен із нас має свій специфічний кишковий мікробіом, відносно стабільний, і за характером мікробіому ротової порожнини можна оцінити його склад. І зауважте: за мікробіомом ротової порожнини можна також робити висновки щодо ризику ІХС. Основну частку кишкового мікробіому становлять бактерії двох базових типів: Firmicutes (названі так через щільну оболонку — firmus + cutis) та Bacteroidetes, які разом формують близько 90 % популяції. Серед них є як «хороші» бактерії, так і потенційні патобіонти, як-от Clostridie, Helicobacter pylori, Mycobacteria та інші. 10 % становить строката суміш: що вона різноманітніша, з вищим біорізноманіттям, то здоровіша. Згідно з сучасними відомостями, між окремими поселенцями тонкого і товстого кишківника існує своєрідне збройне перемир'я, результатом якого є те, що жоден із них не може одноосібно взяти гору й викликати — внаслідок виниклого дисбалансу — значний дискомфорт аж до явного захворювання. Але це може легко статися в разі дисмікробіозу, тобто коли цей баланс суттєво порушується надлишком певного виду, а частіше — його дефіцитом. Найчастішою причиною такого дефіциту є надмірне використання та зловживання антибіотиками протягом останніх п'ятдесяти років і змінений раціон.
Як видається, навіть плід у матці не зовсім позбавлений мікробів, проте їх там не надто багато. Про їхню присутність свідчить різний склад меконію залежно від того, чи пологи були передчасними, чи відбулися вчасно. Основну частину, яка формує основу майбутнього мікробіому, новонароджений отримує під час проходження пологовими шляхами від матері — це штами, що містяться в її вагінальному мікробіомі, і надзвичайно ймовірно, що він також захоплює дещицю з її калу. Усе це — за умови, що пологи відбуваються класичним шляхом.
Під час пологів шляхом кесаревого розтину цей механізм відсутній, і тому цілком логічно, що – якщо пологи не відбуваються в суворо асептичному середовищі – новонароджений «обдаровується» бактеріальною сумішшю з пологового залу, що не надто вигідно, оскільки ця суміш містить усе підряд, передусім стафілококи, не кажучи вже про більш небезпечні мікроорганізми. Наслідком цього є формування власного мікробіому, який не є цілком оптимальним, що потім пов'язують зі значно вищою частотою виникнення алергій, атопій, а також інших автоімунних проблем аж до запальних захворювань кишківника, ожиріння, діабету чи розсіяного склерозу.
Деякі клініки вже вирішують цю проблему так, що під час кесаревого розтину акушери вводять тампон у піхву породіллі, а потім вкладають його до рота новонародженого та обтирають ним його тільце.
На цьому етапі ми цілком логічно доходимо до гнотобіології, тобто галузі, яка займається дослідженням безмікробних тварин. Це модель, що дозволяє спостерігати за функцією окремих елементів бактеріому на основі їхнього вилучення або часткового додаткового введення деяких його компонентів. З'ясовується, наприклад, що безмікробні (germ-free) миші моторно набагато активніші та демонструють менше тривожності, ніж їхні оснащені стандартним мікробіомом подруги. Тут розпочинається дослідження впливу мікробіому на людську поведінку, яке у тварин уже дає певні відповіді, котрі, втім, поки що не можна механічно застосовувати до людини.
Однак певні аналогії тут усе ж таки є. Якщо в кишківник безмікробних мишей перенести мікробіом тварин з ожирінням, вони при тому ж раціоні починають набирати вагу. У людей також уже доводиться, що не можна лише механічно рахувати калорії/джоулі, а необхідно також враховувати те, як їжа буде перероблена та засвоєна, а це залежить від мікробіому. Отже: ви є не тим, що їсте ви, а тим, що їдять ваші бактерії.
Автор: MUDr. Radkin Honzák, CSc. Література
(1) Collen A: 10 % člověka. Dobrovský (knihy Omega), Praha, 2015 (2) Perlmutter D: Brain maker. Yellow Kite, London, 2015 (3) Louveau A, Smirnov I, Keyes TJ, et al.: Structural and functional features of central nervous system lymphatic vessels. Nature. 2015;523(7560):337-341 (4) Moeller AH, et al.: Rapid changes in the gut microbiome during human evolution. Proc Natl Acad Sci U S A. 2014;111(46):16431-5 (5) Lyte M: Microbial endocrinology: Host-microbiota neuroendocrine interactions influencing brain and behavior. Gut Microbes, 2014;(5):381-389,2014