Текст книги "Как вырастить экопродукты. Все о здоровом питании от рождения до 100 лет"

Антибиотики – убийцы микрофлоры

Ученые неоднократно ставили опыты на животных, лишенных микрофлоры. Если животным дают антибиотики, нарушающие нормальный баланс микрофлоры, это приводит к учащению инфекций. Например, после приема антибиотиков мыши уже не могут побороть вирус гриппа, если его вводят через носовое отверстие. Тогда как мыши, не получавшие антибиотиков, остаются здоровыми. Дело в том, что иммунные клетки и антитела, которые выявляют патогены, подлежащие уничтожению, после курса антибиотиков перестают вырабатываться в тех количествах, которые необходимы, чтобы помешать инфекции расползтись и попасть в легкие.

Такой антибиотик, как, например, метронидазол, убивает только анаэробных бактерий – тех, которые не переносят кислорода. Снижение доли анаэробов меняет поведение иммунной системы в целом. Деятельность оставшихся в живых микробов вступает в конфликт с работой тех биохимических соединений, которые производят белок муцин – слизистый секрет для защитного слоя в нашем кишечнике – на основе информации, записанной в человеческих генах. Если этот слой становится тоньше, то всевозможным микробам проще подобраться к стенкам кишечника. Когда они или их химические компоненты «перелезут через забор» и проникнут в кровоток, иммунная система мобилизует свои резервы.

Я постоянно вижу детей из группы часто болеющих, которым якобы для борьбы с лямблиями назначали курсы метронидозола. Это миф, распространенный среди врачей: увидел лямблию в анализе кала – убей ее!

Есть другие наблюдения: некоторые подростки проходят длительный курс лечения антибиотиками от угрей, и они подхватывают простуду и другие заболевания верхних дыхательных путей в два раза чаще, чем пациенты с угревой сыпью, не принимающие антибиотиков.

У малышей, родившихся в Швеции, где уровень аллергии очень высок, обнаружилось гораздо меньшее разнообразие бактерий, чем у пакистанских младенцев. Особенно это касалось группы так называемых энтеробактерий.

Понятно, что уровень гигиены в Швеции намного выше, чем в Пакистане, но ведь пакистанские дети не болели никакими инфекционными заболеваниями. Просто у них внутри жило больше микробов, особенно относившихся к той группе бактерий, которые обитают в кишечнике взрослого человека, а значит, содержатся и в материнских фекалиях, и в целом в окружающей среде.

Возможно, на состав и численность микробов, заселявших изначально пустой кишечник новорожденных младенцев, в значительной мере влияли акушерские методы, применяемые в Швеции, – в том числе обработка наружных половых органов роженицы дезинфицирующими средствами перед родами.

Я не призываю всех жить как в Амазонии или Пакистане, я просто намекаю, что стоит создавать вокруг себя зону охраны естественно живущих в почве и на растениях микроорганизмов.

Ученые теперь поняли, что к росту аллергий приводит именно изменение в составе микрофлоры, а не непосредственный контакт с источниками инфекций. Дети, которые растут в условиях повышенной гигиены, обычно колонизованы меньшим количеством видов, главным образом энтеробактерий. Их место занимают представители другой группы бактерий – стафилококки, которые обычно живут не в кишечнике, а на коже.

Стало понятно, что ключевую роль играет разнообразие микробов, живущих в детском кишечнике. У детей, которые впоследствии страдали аллергиями, в кишечнике наблюдалось гораздо меньшее разнообразие микроорганизмов, чем у тех детей, которые оставались здоровыми.

«Стерильная» чистота среды обитания мешает не только распространению инфекционных болезней, но и нормальной колонизации организма теми микробами, которых иногда называют «старыми друзьями». Эти старые друзья прошли с нами, шаг за шагом, весь путь эволюции, тесно общаясь со своим спутником и товарищем – нашей иммунной системой.

Гипотеза гигиены переродилась в гипотезу «старых друзей»: прежняя идея повернулась к нам новой стороной. Иммунная система работает как армия из множества клеток разных типов, каждая из которых играет четко определенную роль в обнаружении угроз и уничтожении противника, как это бывает в вооруженных силах. Если макрофаги – это пехотинцы, которые просто поедают таящие угрозу бактерии, а В-лимфоциты – снайперы, обученные реагировать на конкретную цель, то Т-хелперы (например, Th1 и Th2) – это офицеры службы связи, предупреждающие другие войска о вторжении.

Запуск всех этих реакций начинается с антигенов – маленьких молекул на поверхности микроба, которые и выдают в нем врага. Антигены играют роль красных флажков, которые иммунная система немедленно расценивает как сигналы опасности, причем неважно, встречалась она ранее с этим конкретным патогеном или нет. Поскольку все патогены снабжены такими «флажками», они неизбежно будут опознаны, как только проникнут в организм.

Иммунитет в «руках» микробов

Раньше, когда иммунологи еще оперировали понятиями «свое» и «чужое», считалось, что патогены выдают свое присутствие антигенами, которые находятся на поверхности их клеток. Но ученые упускали из виду то обстоятельство, что полезные микробы имеют точно такие же флажки, которые посылают иммунной системе точно такие же сигналы, что и флажки патогенов. Эти флажки просто обозначали их как микробов, но никоим образом не сообщали организму, кто идет – друг или враг.

В любой системе, существующей внутри организма, должно соблюдаться равновесие. Иммунная система – не исключение: провоспалительные сигналы (в атаку!) должны уравновешиваться противовоспалительными (отбой!). За противовоспалительные процессы отвечает недавно выявленный вид иммунных клеток – регуляторные Т-клетки, которые выступают в роли своего рода бригадных генералов, координируя общую иммунную реакцию.

Эти клетки, обозначаемые как Tregs, «успокаивают» наиболее свирепых солдат иммунного войска. Чем больше Tregs, тем менее возбуждена иммунная система, и чем их меньше, тем агрессивнее ее реакция. Однако, как ни удивительно, согласно новым данным, тот «главнокомандующий», чьи приказы выполняют противовоспалительные Tregs, – это не какая-нибудь человеческая клетка высшего ранга, действующая исключительно в интересах нашего организма.

Оказывается, приказы отдает микрофлора, а регуляторные Т-клетки – лишь ее подчиненные. Регулируя количество этих клеток-супрессоров, микрофлора обеспечивает выживание самой себе. Для нее спокойная и толерантная иммунная система – залог легкой жизни без страха быть атакованной и истребленной.

Конечно, сама мысль о том, что микрофлора по мере развития приноровилась подавлять нашу иммунную систему ради собственного благополучия, немного пугает. Выходит, на самом высшем уровне происходит ее вмешательство в жизненно необходимый механизм противостояния нашим старейшим противникам!

Но тревожиться не стоит: долгая эволюционная история сосуществования с микрофлорой привела к такой точной настройке иммунного баланса, что обе стороны получают максимально возможную выгоду. Гораздо большее беспокойство вызывает утрата прежнего разнообразия микрофлоры у тех людей, которые ведут так называемый «западный» образ жизни. Если у них меньше видов микробов, что происходит с их регуляторными Т-клетками?

Группа ученых решила найти ответ на этот вопрос с помощью старых лабораторных любимцев – безмикробных мышей. Исследователи измерили эффективность Т-клеток у безмикробных мышей, а затем сравнили результат с картиной, наблюдавшейся у нормальных мышей.

Выяснилось, что безмикробным мышам для подавления агрессивной иммунной реакции требуется гораздо большее количество Т-клеток по отношению к числу нападающих клеток; это говорит о том, что регуляторные Т-клетки, выработанные в отсутствие микрофлоры, гораздо «слабее», чем произведенные организмом нормальной мыши. В другом эксперименте организм безмикробной мыши, которой ввели немного кишечной микрофлоры от обычной мыши, начал вырабатывать больше Т-клеток, и это помогло остановить агрессивную реакцию ее иммунной системы.

Как же представителям микрофлоры удается этот фокус? Ведь их клеточная поверхность покрыта красными флажками – точно такими же, как у патогенных микробов, и все же они способны не только не раздражать, но даже укрощать иммунную систему. Похоже, для того чтобы это работало, у каждого полезного вида имеется личный «пароль», который известен только ему самому и иммунной системе.

Ученые обнаружили один такой пароль, подобранный бактерией Bacteroides fragilis (одним из самых многочисленных представителей нашей микрофлоры, которые обычно поселяются в кишечнике сразу после рождения). Эта бактерия выделяет особое химическое вещество – полисахарид А (ПСА), – которое проступает на поверхности B. fragilis в виде крошечных капсул. В толстой кишке эти капсулы проглатывают иммунные клетки – и ПСА, оказавшись внутри их, запускает мобилизацию Т-клеток. Затем Т-клетки рассылают химические сигналы другим иммунным клеткам, сообщая им, что нападать на B. fragilis не следует.

Используя ПСА в качестве пароля, B. fragilis преобразует провоспалительную реакцию иммунной системы в противовоспалительную. Вполне возможно, что ПСА и другие пароли, предъявляемые нашими другими полезными бактериями, играют важную роль в подавлении иммунной реакции и предотвращении аллергий. Наверное, различные штаммы микробов нашли бесчисленное множество подобных паролей для того, чтобы получать беспрепятственный доступ в человеческий организм на правах «членов клуба для избранных». У животных, страдающих от аллергий, наблюдается такой же дефицит регуляторных Т-клеток, как у людей, пораженных смертельной иммунной болезнью – синдромом IPEX.

Определение ассоциаций между генами человека и микробиомом кишечника, а также изучение их взаимодействия может дать представление о роли микробиома при сложных заболеваниях.

Величайший парадокс современного здравоохранения состоит в том, что в XXI веке, когда над свирепыми инфекционными болезнями давно одержана победа, для того, чтобы оставаться здоровыми, нам нужно иметь не меньше, а больше микробов.

Ученые считают, что пора переходить от гипотезы гигиены к гипотезе «старых друзей»: мы страдаем не от недостатка инфекций, а от недостатка полезных микробов, которые тренируют и успокаивают иммунную систему, пока она находится на стадии развития.

Поэтому, если вы действительно хотите укрепить, а точнее – нормализовать свою иммунную систему, то не ищите «чудо-ягоды» в интернете, не сметайте «фуфломицины» с полок аптек. В первую очередь позаботьтесь о своей микрофлоре: остальное придет само. Или, как я, создавайте экологический сад вокруг своего жилища.

Микробиом и современная медицина

Десять лет назад обсуждать здоровье детей и давать советы родителям мне было просто. Существовали устоявшиеся представления об иммунитете ребенка, четкие медицинские рекомендации по его укреплению.

С 2000 годов, с началом изучения микробиома человека, а затем после появления современных приборов-секвенаторов нового поколения все стало иначе. Эта, по сути, недорогая техника для определения нуклеотидной последовательности ДНК и РНК и получения формального описания ее первичной структуры обогатила научный мир огромным объемом новых знаний. Информация, полученная на ее основе, захлестнула медиков, как лавина, несущаяся с горы. Целые сонмы данных о микробном разнообразии человека были собраны посредством секвенирования ДНК образцов микробиоты с использованием таких приборов.

Мне пришлось переучиваться, читать новые книги на эту тему и пересматривать свои советы родителям с учетом современных представлений о микробах, влияющих на иммунитет и здоровье в целом.

У меня есть внук. Когда я писал первые свои книги о микробиоте сада, он был старшеклассником. Сейчас, когда я пишу эту книгу, он учится на последних курсах медицинского института. Я часто беседую с ним, интересуюсь, знакомят ли студентов с новыми идеями о микробиоме человека, пытаюсь заинтересовать его новыми публикациями, убедить в практической важности таких знаний. Недавно внук спросил у меня:

– Дедушка, а ты сам разобрался в том, что такое микробиом человека? Сможешь ли улучшить его у себя, у меня, у твоих маленьких пациентов?

Я улыбнулся и ответил:

– Ученые всего мира в этом пока не столько разобрались, сколько запутались. Убедились лишь в том, что все их представления со времен Мечникова были ошибочны, что все продаваемые в аптеках пребиотики и пробиотики часто просто «фуфломицины», напрасная трата денег.

Поэтому мы будем с тобой сидеть у компьютера, выискивая крупицы новых научных сведений на эту тему, я попытаюсь научить тебя понимать, где правда, а где коммерческий маркетинг. И с учетом моей сорокалетней медицинской практики стану давать советы, что тебе стоит брать на вооружение, а с какими советами ученых следует повременить.

Итак, сегодня попытаемся кратко ответить на основные вопросы по теме микробиома человека.

«С чем едят» микробиом, кто он такой?

Все знают, что у нас есть микробы – как снаружи, так и внутри. Они поселились миллионы лет назад и будут жить всегда, пока живо человечество. Мы боимся микробов, ведь они вызывают болезни, и думаем, что их надо убивать.

Однако это не так. Полезных микробов в тысячи раз больше! Надо не убивать всех подряд, а правильно ставить диагноз и применять антибиотики точечно, щадящим образом, и только в крайних случаях.

Микробы не живут по отдельности. Они существуют сообществами. И бактерии, и вирусы, и грибы, и их враги простейшие нужны друг другу, помогают друг другу выжить, и человек для них одновременно и дом, и живой член сообщества. Они без него не могут жить, как и он без них.

Микробы живут не только в кишечнике, они есть и на коже, и во рту, и в легких, и в мочеполовой системе. При этом их состав, во всех этих местах различный, так же, как микробы в природе разные в поле, в лесу, в болоте.

Еще боле важное понятие. Все клетки человека имеют одни и те же хромосомы, доставшиеся от родителей, и как следствие – набор одинаковых генов. Гены определяют синтез нужных для человека белков и ферментов. На этом строится его жизнь. Все микробы, живущие на человеке, делятся на штаммы, это сотни тысяч живых существ, и каждый имеет набор своих генов, и каждый ген отвечает за синтез нужных именно данному штамму веществ, метаболитов, энзимов, белков, информационных молекул.

Теперь самая важная идея. Человек эволюционно сохраняет и поддерживает только те микроорганизмы, метаболитами которых он может пользоваться. Ученым некоторые из них уже известны – это витамины, короткоцепочечные жирные кислоты, антимикробные пептиды, гормоны и др.

Хотя человек в тысячи раз сложнее микроба и имеет больше потребностей в разных метаболитах, у него сравнительно мало генов. Поэтому он пользуется генами микробов, у которых их в сотни тысяч раз больше, чем у самого человека.

Когда меня спрашивают, что такое микробиом человека, я говорю: это не просто масса микробов, а разнообразие генов всех живых существ, населяющих человека. Ученые сейчас изучают одновременно как код всех ДНК человека, так и коды ДНК населяющих его микробов.

Сведения о микробном сообществе человека удобнее всего получить в результате изучения уникальных участков в области кодирования рибосомной РНК бактерий либо посредством биоинформатического анализа всего комплекса генов в образце (метагенома). Ученые изучили все хромосомы человека, но точно так же изучать миллионы хромосом разных микробов нет смысла, да и возможности, информации достаточно, если изучить рибосомную РНК.

В чем же кардинально поменялись представления о микробиоме? Раньше ученые выращивали бактерии в пробирке и изучали только то, что видно в микроскоп. Сейчас секвенирование их генов позволило увидеть и начать познавать живые существа на теле человека числом, исчисляющимся миллиардами.

Итак, суммируем важнейшие понятия о микробиоме:

полезных микробов у человека больше, чем вредных,

все они живут сообществами,

они обитают в разных участках тела,

все микробы имеют огромное разнообразие генов,

они выделяют метаболиты, в которых нуждается человек,

микробы защищают человека, а человек кормит своих микробов.

Ученые секвенируют и ДНК человека, и ДНК микробов с целью научиться всем этим управлять, но пока до этого еще далеко. Мозг человека не способен объять всю полученную информацию, и человек поручил эту задачу компьютерам, сотням суперкомпьютеров в разных странах. А компьютерам следует не только доверять, но и их проверять. Что мы с тобой, внук, регулярно и будем делать.

В чем же кардинально поменялись представления ученых о микробиоме? (Потерпите или пропускайте латинские названия микробов.) К настоящему времени понятно, что основная масса бактерий, живущих, например, в кишечнике человека, относится к двум видам (правильнее – таксонам) – фирмикутам (Firmicutes) и бактероидам (Bacteroidetes). Тест на их соотношение выбран в качестве одного из наиболее важных показателей состояния кишечной микробиоты. Раньше лаборатория нам давала показатели о лакто– и бифидобактериях, о коли-палочках, выращенных на чашках Петри, но оказалось, что это не информативно и не нужно.

Если копнуть глубже, то можно выяснить, что из фирмикутов наиболее многочисленны бактерии рода клостридий (Clostridium), которых разделяют по строению генома на кластеры (чаще всего обнаруживают кластеры IV и XIV типов). В классе клостридий (Clostridia) выделяют еще два рода – фекалобактерии (Faecalibacterium) и руминококки (Ruminococcus), которые также считаются важным компонентом кишечной микробиоты здорового человека.

В ближайшие годы врачи перестанут назначать анализы на дисбактериоз, а предложат секвенировать микробиом, поэтому я и приучаю внука к новым названиям бактерий, достоверно влияющих на здоровье человека.

Соотношение именно этих родов и классов меняется с возрастом и имеет огромное прогностическое значение для риска заболеваний человека. Это уже доказанный факт. Если я узнаю соотношение этих бактерий у себя, то могу выяснить, сколько мне лет на самом деле, 70 – как по паспорту или 50 – по самочувствию. После 60 лет число фирмикутов снижается до 30 % от общего микробного состава, а бактероидов – возрастает до 70 %, и увеличивается число протеобактерий до 3 %. В результате, нужных метаболитов и витаминов у пожилых людей становится недостаточно.

Если вас интересует потенциальное здоровье, важно определять показатель разнообразия микробиома. Доказано, что чем выше биоразнообразие и в окружающей природе, и на теле человека, тем устойчивее его здоровье. Чем быстрее человек способен восстановить свой индивидуальный микробиом после антибиотиков и неправильного питания, тем ниже риск хронических заболеваний в дальнейшем.

У многих пожилых людей обследования выявляют число бактероидов до 74 %, фирмикутов – всего 3 %, а протеобактерий может быть 23 % от общего микробного числа. И именно у таких людей находят диабет, ожирение, болезнь Альцгеймера, синдром раздраженного кишечника и другие хронические заболевания.

Бактерии нас защищают, они живут колониями в биопленках, окружают себя облаком метаболитов со свойствами антибиотиков и не пускают чужаков в наш организм. Миллионы разнообразных живых существ с водой и пищей попадают в наш организм и прекрасно перевариваются или выводятся, то же происходит с пробиотиками, поэтому все полезные кефирчики с бифидобактериями – это просто пища, а не лекарство.

Микробиота переваривает ту пищу, которую не способны переварить ферменты желудка и кишечника человека. Японцы могут переварить морские водоросли, а европеец нет, потому что мать японца передала ему микробные гены, способные это делать.

Племена в Азии прекрасно едят кузнечиков и других мелких обитателей леса, мы на это не способны. Индусы на берегах Ганга, где хоронят трупы людей и животных, пьют самую грязную воду в мире и не болеют благодаря генам микробиома.

Микробы синтезируют сотни витаминов и других метаболитов, которые человек производить разучился. Особое внимание сейчас уделяют тому факту, что микробиота синтезирует короткоцепочечные жирные кислоты – в частности бутират, который абсолютно необходим для питания кишечного эпителия и как следствие – защищает от хронических заболеваний кишечника.

Надо ли лечить дисбиоз и как?

Самый страшный пример дисбактериоза, возникающего в больнице от длительного применения антибиотиков, – развитие псевдомембранозного колита на фоне внутрибольничного заражения Clostridium difficile. Если микробиом не нарушать, подобные трагедии ни в природе, ни в больнице не встречаются.

Другой пример – размножение Helicobacter pylori в желудке, вызывающее гастрит, язвенную болезнь и рак желудка. Если микробиом не угнетен, то хеликобактер, наоборот, нужен детям, этот микроб формирует у них иммунитет.

Сейчас продвинутые врачи говорят о начале дисбиоза, когда снижается количество бактерий из числа фирмикутов, происходит снижение биологического разнообразия и общего числа микробов и повышение относительного количества протеобактерий и бактероидов, рост количества условно-патогенных бактерий. Врачи по-прежнему лечат таких пациентов длительными курсами пробиотиков, содержащими молочнокислые бактерии (лактобациллы, лактококки и энтерококки). Иногда применяют пробиотики на основе сахаромицетов Bulardii и сенной палочки.

Но от таких препаратов собственный индивидуальный микробиом не восстанавливается, так как пока эти препараты давать, число бактерий, входящих в пробиотики, возрастает и в кишечнике, но после отмены быстро исчезает. Не пускает собственный микробиом, сформированный до трех лет, чужаков в организм. Однако если у человека имелись определенные микробы в детстве, а затем погибли от антибиотиков и он случайно с ними встречается в окружающей среде, то его микробная система их распознает, пускает и подкармливает.

Понятно, что выращенные вне организма на искусственных питательных средах бактерии могут лишь создать условия для восстановления ранее подавленной собственной микробиоты, но не способны восстановить исчезнувшие из микробиоценоза виды или увеличить микробное разнообразие. Чтобы продлить существование вносимых штаммов, вместе с микробами (пробиотиками) надо давать и искусственные среды (пребиотики).

Поэтому я и пришел к выводу: нет смысла использовать для целей профилактики и лечения аптечные препараты, проще убедить пациентов менять образ жизни и питания, кормить не только себя белками, жирами и углеводами, а давать пищу, которой миллионы лет питались наши микробы, еду с большим количеством разнообразных пищевых волокон и безвредных бактерий, типа простокваши, квашеной капусты, живого молодого вина, пива, кваса.

Но об этом подробно поговорим в следующих беседах, а сейчас перейдем к не менее важной теме – как вылечить почву и обогатить микробиоту сада.