Все материалы на сайте имеют информационный характер. Перед применением тех или иных рекомендаций проконсультируйтесь с профильным специалистом. Не рискуйте вашим здоровьем.

Что такое микробиом и зачем о нем знать

Что такое микробиом и зачем о нем знатьЧеловек постоянно сталкивается с бактериями. Они везде: вокруг нас, на нас, внутри нас. После многих лет научных исследований человечество хорошо усвоило взаимосвязь между бактериями и болезнями. И надо сказать, для опасения за здоровье при контакте с многими микробами, есть причины. Чума, ревматизм, коклюш, сибирская язва, болезнь Лайма и многие другие опасные болезни начинаются из-за проникновения бактерий. То есть у человека есть множество причин воспринимать бактерий, как злейших врагов. Но в последние десятилетия ученые поменяли свой взгляд на микроорганизмы. Оказывается, не все из них опасны и не всех следует избегать.

Микробиом: что это

Микробиом – это сообщество микроорганизмов, таких как бактерии, археи, грибки и вирусы, которые обитают в определенной экосистеме или организме.

Микроорганизмы есть повсюду, включая человеческое тело, почву, залежи земли, моря, пресные водоемы, атмосферу. Ученые находят их даже в экстремальных условиях, например, в гидротермальных жерлах и подледниковых озерах.

Кстати, часто вместо термина «микробиом» употребляют слово «микробиота». Как правило, оба термина используют как взаимозаменяемые, хотя специалисты говорят, что определенная разница в значении слов все же есть. Микробиота – это динамическое сообщество триллионов микробов, которые живут в гармонии с человеческими клетками. А вот микробиом – это собирательное название генов, живущих внутри этих микробов. Кстати, количество генов всех микробов, живущих в микробиоме одного человека, примерно в 150 раз превышает количество генов в геноме самого человека.

Все микробиомы имеют несколько общих черт. Их «жители» всегда очень многочисленны и разнообразны, хотя их качественный состав всегда отличается. Микробиом – очень динамичное сообщество, которое способно меняться в зависимости от разных факторов, будь-то изменения климата, если говорить о группах, населяющих планету, или изменения диеты, если говорить о микробиоме человека. Но в любом случае микробиом всегда тесно связан со своим хозяином.

Места обитания микробиомов

Микробиом океанов

Океаны покрывают почти 70% нашей планеты, но о микроорганизмах, населяющих воды Земли, ученые только начинают узнавать. Эти крошечные жители вод являются «строительным материалом» для более крупных форм жизни на планете, они производят почти половину кислорода, которым мы дышим, перерабатывают примерно такой же процент углекислого газа, и удаляют больше чем половину метана в мировых океанах.

Микробиом земли

Бактерия Desulforudis audaxviator живущая в подземных водахПочва и залежи земли содержат огромное количество микробных сообществ. По приблизительным подсчетам в каждом грамме почвы содержится около 40 тысяч видов микроскопических обитателей. Они необходимы для поддержания сотен процессов, без которых на такой почве не сможет произрастать ни одно растение. Также микробиом земли отвечает за расщепление загрязняющих среду веществ, а также за круговорот азота и углерода.

Микробиом атмосферы

Он также трудно поддается исследованиям. Пока ученым известно, что микробы в атмосфере присутствуют повсюду. Их набор может варьировать от места к месту, а также с течением времени. Микробы свободно передвигаются по атмосфере вокруг всего земного шара, цепляясь за частички пыли. Микробиом атмосферы может влиять на распространение инфекционных заболеваний, общее здоровье людей, сельское хозяйство, облака и осадки.

Микробиом человека

Микробиом человека – это совокупность триллионов микробов, живущих на теле и внутри людей. Он состоит из около тысячи разновидностей бактерий, живущих на коже человека, во рту, в его кишечнике и влагалище.

Эти микробы и их гены, по сути, делают нас эдаким суперорганизмом, состоящим из симбиоза человеческих клеток и микробов. Ученые предполагают, что микробиом одного человека может состоять из около 8 миллионов дополнительных генов (для сравнения: собственно в нашем геноме есть примерно 20-25 тысяч генов).

На разных участках тела колонии микробов сильно отличаются друг от друга. Различия между микробиомом кишечника и ротовой полости сравнимы с различием колоний бактерий, обнаруженных на почве и в океанах.

Особенность микробиома в том, что на теле каждого человека он уникален. Ученые пока не могут точно объяснить, как создается микробное разнообразие. Предположительно, на формирование микробиома влияют такие факторы как особенности питания, окружающая среда, генетические факторы и воздействие микробов на человека в самом раннем возрасте.

Но есть интересный момент. Ученые пока не могут объяснить почему так происходит, но у людей с серьезными хроническими заболеваниями, например, с диабетом, разнообразие микробиома упрощается. Также снижение разнообразия микробов наблюдается в организмах людей с дисфункцией кишечника, при аутоиммунных болезнях, ожирении, заболеваниях сердца, а также у пожилых.

Сколько в нас микробов

Бактерия Clostridium botulinum возбудитель ботулизмаЕще в начале 1970 годов ученым было довольно сложно определить количество микробов, заселяющих наши организмы. В те времена данные варьировались от сотни миллиардов до сотен триллионов. В 2016 году ученые провели анализ и оказалось, что тело среднестатистического взрослого человека – это 39 триллионов клеток микробов и 30 триллионов собственно человеческих клеток. Причем эти цифры могут варьировать в зависимости от веса, роста, возраста и пола человека. Но в любом случае вес всех микробов может составлять от 1 до 3 процентов от общей массы тела человека, а это примерно от 900 г до 2,7 кг – почти столько же весит мозг.

Где на человеке искать микробиом

Микробы живут на человеческом теле повсюду. Хотя есть участки, на которые их концентрация выше. Подавляющее большинства микробов содержится в желудочно-кишечном тракте человека. Раньше их называли кишечной микрофлорой, теперь – кишечной микробиотой. Здесь обитает до тысячи видов микроорганизмов. Кишечные микробиомы разных людей могут содержать похожие виды микробов, но в большинстве случаев они будут отличаться по своему штамму. Помимо кишечника, другие наиболее изученные участки микробиома – это рот, носовая полость, глаза, легкие, кожа и влагалище.

Как формируется человеческий микробиом

Человек начинает собирать в себя и на себе микробы с момента рождения. Младенцы впервые подвергаются воздействию микробиоты в родовых путях. И эти микробы затем помогают малышу формировать собственную кишечную микробиоту. Кстати, у младенцев, появившихся на свет с помощью кесарева сечения, микрофлора кишечника формируется намного хуже. Только после 6-месячного возраста по этим показателям они догоняют детей, родившихся естественным способом.

Кроме того, хоть эту теорию еще предстоит доказать, но некоторые ученые предполагают, что первому воздействию микробов человек подвергается еще в утробе матери. Если это так, то теория о стерильности среды женской матки также будет разрушена. В 2013 году ученые из Медицинской школы Вашингтонского университета исследовали плаценту, взятую от 195 женщин. Оказалось, что треть плаценты содержит на себе бактерии, которые очень напоминают микрофлору полости рта. Кроме того, ученые обнаружили, что микробы содержатся и в околоплодных водах. В ходе другого исследования выяснилось, что почти 30% малышей получают бактерии, которые необходимы для формирования кишечного микробиома, вместе с материнским грудным молоком.

Университет Вашингтона в Сент-ЛуисеПроцесс формирования микробиома продолжается в течение первых 3 лет жизни человека. За это время состав микробиома часто меняется, но к 3 годам формируется зрелый микробиом конкретного человека. К этому времени он становится довольно стабильным, хотя и не статичным. То есть состав микробного сообщества на протяжении всей жизни остается довольно пластичным и вариативным. Как формируется микробиом в каждом конкретном случае, исследователям пока не совсем понятно. Но специалисты предполагают, что этот процесс зависит от множества факторов, таких как пищевые привычки, место обитания, возраст, раса, пол, гормональные изменения и даже прием лекарств.

К примеру, доказано, что в период полового созревания происходят изменения в микробиоме кожи. У женщин состав и структура вагинального микробиома меняется, как минимум, трижды: во время беременности, после родов и в период менопаузы.

Надо сказать, что микробы заселяют нас не в случайном порядке. Микробиом человека состоит из определенных видов микроорганизмов, которые дополняют друг друга и даже своего хозяина, выполняя важные функции для поддержания жизнеспособности человека.

Взять к примеру кишечные бактерии. Часть из них отвечает за синтез витаминов и ферментов. Другие необходимы для правильного пищеварения, третьи отвечают за укрепление иммунной системы. А некоторые и вовсе могут влиять на активность головного мозга.

Что интересно, микробиом человека может содержаться даже за пределами тела. Наши микробы могут оставаться на любой поверхности, с которой мы контактируем, и даже быть в окружающей среде. Человеку достаточно просто зайти в помещение, чтобы выбросить в воздух часть собственных микробов. Специалисты это явление называют микробным облаком.

Роль в организме

Ученые в течение почти 20 лет изучали микробиом, прежде чем пришли к выводу, что этот симбиоз микробов играет важную роль для человеческого организма. Он важен для:

  • повышения иммунитета;
  • профилактики инфекций;
  • поддержания функциональности пищеварительной системы;
  • поддержания гормонального баланса;
  • правильной работы головного мозга.

Бактериологический посевСостояние микробиома может даже определить, к развитию каких болезней склонен человек. В 2018 году в британском журнале Nature, который является самым влиятельным научным изданием в области биологии и медицины, были опубликованы результаты крупномасштабного исследования, касающегося микробиома. Ученые, проанализировав микробиом более 1000 здоровых людей, выявили тесную связь между микробным сообществом и изменениями холестерина, массы тела, уровня глюкозы в крови и некоторыми другими параметрами. Специалисты, проводившие исследование, пришли к выводу, что используя генетические данные и профиль микробиома человека, намного легче определить его склонность к тем или иным нарушениям, нежели в случае использования исключительно генетического материала.

Многие, наверное, знают, что витамин В12 – одно из тех веществ, которое синтезируется в тонком кишечнике. Но после изучения функций микробиома в организме ученые пришли к выводу, что все же это вещество с довольно сложной молекулой производит не сам человеческий организм, а микроорганизмы, содержащиеся в кишечнике.

Связь между микробиомами и здоровьем

Чем больше ученые узнают о микробиоме, тем больше получают доказательств, что дисбаланс в сообществе микробов может быть как причиной возникновения болезни, так и причиной восстановления здоровья.

Существуют тесные связи между микробиомом кишечника и возникновением таких болезней как диабет 2 типа, ожирение, ревматоидный артрит, цирроз, воспалительные заболевания кишечника, метаболический синдром. Кроме того, ученые предполагают наличие взаимосвязи между кишечным микробиомом и склонностью человека к тревогам, депрессии и аутизму.

Пищеварение и питание

Микробиота – ключевой фактор, влияющий на пищеварение. Без кишечной микрофлоры многие популярные продукты, которые употребляет человек, были бы для него несъедобными. Например, ту же клетчатку, содержащуюся в овощах, фруктах и орехах, без кишечного микробиома организм не смог бы усвоить.

Желудочно-кишечный тракт человека хорошо справляется с расщеплением моносахаридов (глюкоза) и дисахаридов (лактоза). Но ему гораздо труднее переваривать сложные молекулы и полисахариды, а это белки, жиры, крахмал и другие сложные углеводы, полученные из овощей и мяса. И вот здесь на помощь приходят кишечные микробы. Они питаются молекулами этих продуктов, путем ферментации расщепляют их в метаболиты, которые организм уже способен усвоить и использовать в собственных потребностях.

Энтерококки микробиота человекаНа протяжении множества лет человечество было убеждено, что масса тела определяется исключительно тем, сколько человек употребляет пищи. Но недавно ученые сделали революционное открытие. Эксперимент, правда, специалисты провели только на мышах, но результат все равно впечатляет. Оказалось, что на склонность к полноте влияют микробы, живущие в наших телах. Ученые пересадили подопытным животным микробиоту из кишечника худощавого и тучного человека. В результате, мыши, которым достались микробы от более упитанного человека, набрали лишний вес. Работает ли эта схема и с человеческим организмом, ученым еще следует изучить. Но если это так, то микробиота может стать лекарством против ожирения.

Иммунитет и воспаления

Специалисты говорят, что от баланса кишечных микробов во многом зависит и баланс иммунной системы. В человеческом кишечнике содержится больше иммунных клеток, чем в любом другом участке организма. То есть микробиота кишечника и клетки иммунитета пребывают в постоянном контакте. Если эту взаимосвязь нарушить, появляется риск развития сложных заболеваний, включая аллергию, ожирение, диабет, депрессию и даже рак.

Для подтверждения своей теории ученые опять использовали мышей. Специалисты в лабораторных условиях вырастили животных, чьи кишечники были полностью лишены микрофлоры. Они были очень болезненными, у них появились симптомы воспаления легких, астмы и воспалительных заболеваний кишечника. Затем ученые подсадили стерильным мышам микробы от здоровых животных, и те быстро пошли на поправку. Но состояние улучшилось только у самых маленьких животных (в возрасте 1-2 недель), более взрослым «пересадка» микробиоты не помогла. Результаты эксперимента ученые расценили как очередное подтверждение важности микробиома для выживаемости младенцев и укрепления их иммунитета.

Кроме того, исследования показали, что нарушение кишечного микробиома повышает риск воспалительных заболеваний, в том числе болезни Крона и целиакии, а также делает человека более склонным к аллергиям.

Головной мозг и нервная система

Существует тесная взаимосвязь между желудочно-кишечным трактом и центральной нервной системой. Эта связь базируется на блуждающем нерве, который посылает сигналы из кишечника в мозг и наоборот. Но кишечный микробиом способен вырабатывать целый ряд нейротрансмиттеров, в том числе серотонин и ГАМК, которые влияют на настроение, аппетит и мышление, а также могут активировать блуждающий нерв.

В одном из исследований ученые обнаружили, что мыши, которым внедрили штамм кишечной бактерии Lactobacillus rhamnosus, в стрессовых ситуациях проявляли меньше беспокойства и у них вырабатывалось меньше гормона стресса, чем у животных, которые не получили бактерию. Затем ученые продолжили эксперимент и перерезали у животных блуждающий нерв, чем нарушили взаимосвязь между мозгом и кишечником. После этого различия в поведении мышей исчезли, независимо от состояния их кишечного микробиома.

Другие исследования на мышах также подтвердили существование взаимосвязи между кишечными микробами и депрессией, болезнью Паркинсона, аутизмом, нарушениями настроения. Интересно и то, что по наблюдениям специалистов, почти 70% детей и подростков, страдающих аутизмом, имеют проблемы с работой желудочно-кишечного тракта, что также может быть свидетельством взаимосвязи между микробиомом и работой головного мозга.

Кто в нас живет

В этой таблице представлен список наиболее изученных бактерий (род и виды), населяющих человеческие организмы.

Бактерии человеческого организма
Род бактерий Виды Где живет Главные функции
Bacteroidetes B. acidifaciens

B. eggerthii

B. fragilis

B. helcogenes

B. intestinalis

B. thetaiotaomicron

Кишечник Вырабатывает метаболиты, которые препятствуют воспалениям
Bifidobacterium B. crudilactis

B. denticollis

B. gallicum

B. gallinarum

B. hapali

B. indicum

B. pullorum

B. reuteri

Кишечник, ротовая полость, влагалище Выполняет ряд полезных для организма функций, в том числе служит для профилактики и лечения язвенного колита
Lactobacillus L. rhamnosus

L. casei

L. fermentum

L. gasseri

L. plantarum

L. acidophilus и L. ultunensis

Рот, кишечник, влагалище Профилактика и лечение диареи, а также других нарушений пищеварения
Prevotella P. copri

P. dentalis

P. maculosa

P. marshii

P. oralis

P. oris

P. saliva

Рот Регулирует метаболические процессы
Pseudomonas P. aeruginosa

P. maltophilia

P. aeruginosa

P. fluorescens

P. putida

P. cepacia

P. stutzeri

Кожа, горло, рот, кишечник, мочеиспускательный канал, влагалище Вызывает сыпь и кожные инфекции
Стрептококк S. mitis

S. salivarius

S. mutans

S. pneumonia

S. pyogenes

Кожа, глаза, нос, горло, рот, кишки, влагалище Вызывает разные заболевания, включая пневмонию, фарингит, кожные поражения, сепсис

Исследование микробиомов – сравнительно новое течение в науке. Хотя следует отметить, что русский ученый Илья Мечников еще в 1908 году предположил, что здоровье можно улучшить, а старение организма замедлить, если подкорректировать микрофлору кишечника с помощью полезных бактерий, обнаруженных в кисломолочной продукции. Исследователям предстоит узнать еще много о микробиоте. Но уже есть понимание, что микробы – это не всегда зло и опасность.

Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru

 
Что такое микробиом и зачем о нем знать
обновлено:
Июль 1, 2019
Поделитесь своим мнением
Для оформления сообщений Вы можете использовать следующие тэги:
<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

Витамины

А B B1 B2 B3/PP В4 В5 B6 H/B7 B8 B9 H1/B10 B11 B12 B13 B15 B16 B17 C D D1 D2 D3 D4 D5 E F K K1 K2 N P U

Инфографики

Инфографики

 

Предлагаем взаимовыгодное сотрудничество практикующим врачам. Требуется помощь в корректировке написанных материалов.

Введите e-mail для связи или пишите на info@foodandhealth.ru *

Справка
Карта сайта

© 2019 Food and Health

По вопросам размещения рекламы обращайтесь по электронной почте info@foodandhealth.ru

Просим ознакомиться с политикой конфиденциальности и соглашением об использовании файлов cookie перед началом использования сайта.