Текст книги "Защищенный геном. Научно обоснованная программа активации 5 защитных функций организма. которая позволит избежать инфекций и поможет справиться с заболеваниями"

На сегодняшний день микробиом считается самой увлекательной и непредсказуемой областью исследований. Новая информация растет как на дрожжах. В 2000 году на тему микробиома было опубликовано всего 74 статьи, а в 2017-м – уже более 9600. Копилка научных данных пополняется так быстро, что пересказать накопленные знания в двух словах просто невозможно. О мире бактерий внутри нас будут написаны энциклопедии, а сделанные открытия не только изменят наше представление о здоровье, но и однажды заставят пересмотреть практические методы медицины, политику общественного здравоохранения, способы производства пищевых добавок, фармацевтических препаратов и диагностического оборудования.

Я начну свой рассказ с описания последних научных работ, которые помогут вам правильно питаться. Не хочется нагружать вас лишней информацией, поэтому, описывая продукты и их влияние на микробиом, я буду называть лишь некоторые бактерии, которые ассоциируются с тем или иным благоприятным эффектом. Это преднамеренное упрощение крайне сложной области науки позволит вам познакомиться с микробиомом, не касаясь бактериальной таксономии и метагеномики.

Представьте, что вы в первый раз в жизни идете в зоопарк. Мой совет: сосредоточьте внимание на самих животных и не пытайтесь запомнить мелкие детали. Латинские названия бактерий очень длинные и сложные. И все же постарайтесь привыкнуть к ним, ведь они часть нашей идентичности. Кроме того, я абсолютно уверен, что в будущем названия полезных бактерий окажутся у всех на слуху, и их будет знать каждый первоклассник.

Актинобактерии (Actinobacteria), бактероиды (Bacteroidetes), фирмикуты (Firmicutes), лактобациллы (Lactobacillus), протеобактерии (Proteobacteria)… Это лишь часть бактерий, с которыми вы познакомитесь на страницах этой книги. По примерным подсчетам, количество видов бактерий в мире превышает 1 миллиард. Большая часть из них не имеет прямого отношения к человеку, но есть немало тех, которые живут внутри нас. Насчитывается более тысячи видов кишечных бактерий и более пяти сотен бактерий ротовой полости, причем у каждого из нас во рту живет в среднем 25 или более видов. В миллилитре слюны (примерно одна пятая часть чайной ложки) содержится до 100 миллионов оральных бактерий (9). Это в три раза больше населения Токио (37 миллионов человек).

В 2008 году, чтобы раскрыть секреты человеческого микробиома, Национальные институты здравоохранения (National Institutes of Health) запустили проект Human Microbiome Project («Микробиом человека»), созданный по образу и подобию Human Genome Project («Геном человека») (10). В 2012 году в рамках проекта в престижном научном журнале Nature («Природа») были официально задокументированы бактерии микробиома 242 человек. Ученые неоднократно изучили различные участки тела каждого добровольца и взяли пробы изо рта, носа, кожи, кишечника и генитального тракта. Микробное разнообразие их просто поразило. Микробиом каждого человека не просто отличался по численности и составу, он был абсолютно уникален. Даже среди здоровых людей не оказалось ни одной универсальной группы бактерий (11).

 За всасывание питательных веществ из продуктов отвечает микробиом, его работа влияет на то, будем ли мы толстыми, разовьется ли у нас инфаркт, диабет или онкология.

Богатство микробиома – это основа здоровья. Так же, как в человеческом обществе, разнообразие бактериальной экосистемы гарантирует эффективное сотрудничество и защиту организма. Чем больше численность и видовое разнообразие бактерий, тем мы здоровее. Словно ослепительный коралловый риф, живущий в тесном симбиозе с другими морскими жителями, микробиом напрямую зависит от хрупкого баланса его обитателей, которые терпят друг друга и трудятся во благо нашего с вами здоровья.

Микробиом влияет на нас по-разному, в том числе с помощью веществ, которые он выделяет при переваривании пищи в кишечнике. Самыми известными веществами являются бактериальные метаболиты под названием «короткоцепочечные жирные кислоты» (КЦЖК). Это побочный продукт бактериального переваривания растительных пищевых волокон. (Кстати, под термином «пребиотики» чаще всего подразумеваются диетические пищевые волокна, которые служат пищей для бактерий, синтезирующих КЦЖК.) КЦЖК оказались очень полезными. Обладая противовоспалительными свойствами и способностью улучшать метаболизм глюкозы и липидов, они защищают не только кишечник, но и здоровье в целом (12). А еще КЦЖК повышают иммунитет, руководят ангиогенезом и помогают стволовым клеткам, выступая связующим звеном между четырьмя защитными системами организма. Лактобациллы (Lactobacillus) и бифидобактерии (Bifidobacteria) считаются «хорошими» бактериями именно потому, что они синтезируют КЦЖК.

Каждая из трех главных КЦЖК – пропионат, бутират и ацетат – выполняют свою определенную функцию. К примеру, пропионат снижает уровень холестерина в крови, снижает воспаление, препятствует образованию атеросклеротических бляшек на стенках сосудов, улучшает пищеварение (13) и активирует иммунные клетки (14). Бутират – это основная форма энергии для кишечных клеток. Он отвечает за здоровье кишечника и оказывает противовоспалительный эффект. Также бутират стимулирует ангиогенез в поврежденных тканях и трансформацию стволовых клеток в клетки органов (15). Ацетат выделяется в периферические ткани, где активирует лептин, подавляющий чувство голода (16).

 100 триллионов микробов (бактерий, вирусов и грибков) живут на нас и внутри нас, и влияют на все аспекты здоровья, включая метаболизм, иммунитет, настроение и поведение.

Для здоровья полезны и другие метаболиты микробиома. К примеру, лактобактерии плантарум (Lactobacillus plantarum) вырабатывают метаболиты, которые стимулируют противовоспалительную реакцию при помощи кишечных стволовых клеток (17). Это может утихомирить раздраженный кишечник и запустить восстановительные процессы. Ученые исследовали свойства кимчи – острой ферментированной корейской закуски, содержащей лактобактерии плантарум (Lactobacillus plantarum), и обнаружили, что ее бактериальные продукты способны защитить человека от вируса гриппа А (18). Лигнаны – это растительные полифенолы, выполняющие роль пребиотиков. Они перевариваются микробиомом кишечника и образуют биологически активные вещества: энтеродиол и энтеролактон, которые подавляют развитие рака молочной железы (19). Р-крезол и гиппурат – еще одни метаболиты кишечника. Они помогают бороться со стрессом и чувством беспокойства (съев шоколадку, вы усилите данный эффект) (20). Ученые из Университета Восточной Финляндии (University of Eastern Finland) обнаружили, что рацион с обилием цельных зерен и пищевых волокон стимулирует бактерии вырабатывать индолпропионовую кислоту: метаболит, защищающий нас от диабета 2-го типа (21).

Есть и обратная сторона. Некоторые вещества, синтезируемые микробиомом, могут быть токсичны. Наша цель – ограничить их выработку. Например, такая бактерия, как десульфовибрион (Desulfovibrio), производит сероводород – соединение с резким запахом тухлых яиц, которое в природе было обнаружено в вулканах и горячих источниках. Для кишечника сероводород – это яд. Он повреждает слизистую оболочку органа, не позволяющую его содержимому разнестись по всему организму. Повреждения приводят к образованию «дырок», через которые, как через перфорацию в гидрокостюме, частички пищи и отходов попадают в кровоток. Эти частички вызывают воспаления вокруг кишечника, а те, в свою очередь, могут стать причиной аллергической реакций на пищу и даже спровоцировать колит. Неудивительно, что бактерии, выделяющие сероводород, были обнаружены в фекалиях пациентов, страдающих воспалительным заболеванием кишечника (22).

Микробиом распределен по всему организму, особенно обилен он на коже и в полостях тела. Полезные бактерии живут на зубах, деснах, языке, гландах, в носу, легких, ушах, во влагалище и, конечно, в кишечнике.

Кишечник – это трубка длиной около десяти метров, что соизмеримо с двумя пикапами. Она начинается во рту и кончается анусом. Между ними располагаются желудок, тонкий и толстый кишечник. Толстый кишечник – центр микробиомного мира. Изнутри орган покрыт защитным слоем липкой слизи. Слизистая оболочка формирует барьер, который не позволяет микробиому, съеденным или выделенным в процессе пищеварения вредным веществам просочиться сквозь стенки кишечника. Кишечные бактерии способны влиять как на оболочку, так и на саму слизь. Кстати, некоторые бактерии живут прямо в слизи. Кишки – это не просто пищеварительный контейнер, а командный центр здоровья, возглавляемый микробиомом.

Полезные бактерии начинают населять организм еще до момента нашего рождения. Когда я учился в медицинской школе, нам рассказывали, что материнская матка абсолютно стерильна и что впервые ребенок знакомится с полезными бактериями, когда проходит по родовым путям. Вагинальные бактерии попадают на губы новорожденного, он проглатывает их, а затем они колонизируют его организм. Теперь мы знаем, что все происходит совсем не так. На самом деле полезные бактерии переходят от матери к ребенку во время беременности (23). Плацента и амниотическая жидкость, окружающие плод в течение девяти месяцев, содержат бактерии, которые колонизируют его организм, закладывая микробиом и будущее здоровье (24). Бесспорно, вагинальные бактерии тоже передаются ему в момент рождения.

 В течение первого года жизни микробиом становится зрелым, в дальнейшем питание играет определяющую роль (до 95 %) в его формировании.

Даже после появления на свет мать помогает ребенку сформировать микробиом. Новорожденного передают в руки матери, чтобы они прикоснулись друг к другу, контакт «кожа к коже» – это еще и контакт с бактериями. Затем микробы наводняют организм малыша через грудное молоко (25). И снова современные ученые опровергают теории прошлого. Когда-то учителя твердили нам, что грудное молоко стерильно. Оказывается, нет. Сегодня мы знаем, что специальные клетки материнской иммунной системы, которые называются дендритными клетками, по лимфатическим каналам доставляют бактерии из кишечника в молочные протоки грудных желез. Это значит, что грудное молоко богато полезными бактериями, предназначенными специально для ребенка. По примерным подсчетам, почти 30 % микрофлоры кишечника новорожденного приходится на бактерии из грудного молока, 10 % – это кожные бактерии, которые он проглатывает, когда сосет грудь, а остальное – результат воздействия окружающей среды (26). Если учесть, что ребенок потребляет примерно 800 миллилитров молока в сутки, значит, каждые 24 часа он проглатывает до 10 миллионов бактерий. А теперь попробуйте представить потенциальное влияние антибиотиков, назначенных ребенку или матери до или после родов. Они могут сократить количество полезных бактерий у матери и помешать их передаче в период родов и лактации. Микробиом детей, выращенных на искусственном вскармливании, значительно отличается от микробиома тех, кого кормили грудью хотя бы шесть недель после появления на свет (27).

Когда ребенок начинает есть твердую пищу, вместе с ней в кишечник попадают бактерии и пребиотики, поэтому микрофлора претерпевает некоторые изменения. К трем годам формируется устойчивая колония бактерий, которая будет оберегать его здоровье всю оставшуюся жизнь. Исследование с участием 1095 «поразительно здоровых людей» – то есть ни у них, ни в их роду (из числа родственников от 3 до 100 лет и выше) никто не болел серьезными заболеваниями – выявило наличие схожего микробиома (28).

Сейчас медицинское сообщество ломает голову над тем, как лучше использовать антибиотики. Как врач я знаю их ценность и пользу от разумного применения. И в то же время новые данные о микробиоме заставляют нас крепко задуматься над последствиями уничтожения «хороших парней». Если вы учились в медицинской школе, вам наверняка показывали инфекцию C. Difficile (К. диффициле). Буква С обозначает Clostridium (клостридиум), который оказался не врагом, а частью здорового микробиома. Это вид кишечных бактерий, чей рост необходимо сдерживать с помощью других бактерий. Когда больным дают такие антибиотики, как клиндамицин (Clindamycin), количество C. Difficile может увеличиться сверх нормы и спровоцировать «кишечный бунт»: диарею, лихорадку, судороги и даже такие опасные осложнения, как перфорация кишечника и кровотечение. Открывая неизведанные глубины микробиома, мы начинаем по-новому смотреть на связь между изменением кишечных бактерий и резким ростом случаев пищевой аллергии, диабета, ожирения, сердечно-сосудистых заболеваний, онкологии, болезни Альцгеймера и даже депрессии. Вопросов еще очень много, но ясно одно: нам стоит быть осторожнее с антибиотиками и антисептиками. А еще нам стоит задуматься над тем, как поддерживать кишечные бактерии в тонусе, чтобы всегда оставаться здоровым. Пересмотреть свой рацион – вот первое решение.

Функционирование микробиома напрямую зависит от нашего рациона. За всю жизнь через пищеварительный тракт проходит шестьдесят тонн пищи (29). То, что едим мы, едят и наши бактерии. Пребиотические продукты способны улучшить бактериальную функцию. Также мы можем ввести в нашу экосистему новые бактерии, потребляя продукты, которые содержат полезные микробы. Из главы 8 вы узнаете, что для этого достаточно включить в рацион обычную ферментированную еду, или пробиотические продукты. Помимо прочего, существуют продукты, которые меняют микрофлору кишечника, делая ее благоприятной для роста некоторых бактерий.

В течение жизни мы непрерывно вводим в свой организм новые бактерии, даже обмениваемся бактериями с родными и друзьями, а те, в свою очередь, становятся частью нашего микробиома. Через один короткий поцелуй можно передать до 80 миллионов бактерий (30). И все же самое большое количество бактерий в нас попадает именно с пищей. Еда, которая влияет на микробиом, – это пробиотики и пребиотики. Пробиотические продукты, например йогурт, квашеная капуста, кимчи и сыр, содержат живые бактерии. Таким образом, они вносят свой бактериальный вклад в нашу внутреннюю экосистему. Иллюстрацией этого эффект является камамбер – мягкий сливочный сыр родом из Франции, который готовят из коровьего молока. Ученые из Французского национального института сельскохозяйственных исследований (French National Institute for Agricultural Research) и Парижского университета имени Рене Декарта (Paris Descartes University) изучили влияние на человека сыра камамбер. Для участия в эксперименте они пригласили двенадцать здоровых добровольцев, которые в течение четырех недель два раза в день съедали по три кубика сыра (40 граммов), отрезанных от одной головки (31). Для анализа были взяты образцы фекалий участников: один раз перед началом эксперимента, два раза во время эксперимента и еще один раз месяц спустя. Затем ученые сравнили эти образцы, предварительно изучив бактериальный состав сыра. Некоторые микроорганизмы вызвали у них повышенный интерес. Один из них – это грибок под названием «геотрих белый» (Geotrichum candidum). Именно он образует на сыре белую плесень. Он не живет в нашем организме, но присутствует в закваске. Получается, что микроорганизм из сыра способен пройти через весь наш кишечник. Также в фекалиях участников была обнаружена еще одна бактерия, применяемая при производстве камамбера, – лейконосток мезентероидес (Leuconostoc mesenteroides). А вот количество лактобактерий плантарум (Lactobacillus plantarum), которые присутствуют и в сыре, и в здоровом микробиоме, в образцах стула значительно возросло. Получается, что потребление сыра не только знакомит микрофлору кишечника с новыми бактериями, но и влияет на уже имеющихся в нем жителей.

 У детей, рожденных с помощью кесарева сечения, микробиом менее развит и разнообразен, а количество бифидобактерий меньше в 1 000 раз, чем у рожденных естественным путем.

Пребиотики – неперевариваемая пища, которая необходима для роста полезных бактерий в нашем кишечнике. Это не микробы. Пребиотики просто усиливают работу полезных бактерий, предоставляя им необходимое питание. В результате улучшаются метаболизм и иммунитет. Как правило, пребиотиками служат пищевые волокна, которые перевариваются микробиотой кишечника, образуя ряд полезных метаболитов, например упомянутые ранее КЦЖК. О разнице между пробиотиками и пребиотиками мы поговорим более подробно во второй части книги.

Также еда может влиять на наш микробиом, меняя микрофлору кишечника и делая ее благоприятной для роста полезных бактерий. Представьте, что различные виды бактерий – это спортивные команды. Они тренируются, чтобы продемонстрировать соперникам свое превосходство. Если дать одному из видов пищу, которую они любят, можно усилить их рост и тем самым обеспечить доминирование. Ученые расценивают микробиомное питание как отдельную подотрасль науки и заявляют, что от пропорции сахара, жиров и волокон зависит превосходство тех или иных бактерий в кишечнике.

Нарушить микробный баланс способны даже незначительные изменения микрофлоры. Некоторые бактерии живут в слизистой оболочке, покрывающей стенку кишки. Слизь содержит гелеобразующие углеводы, которые придают ей обволакивающие свойства. Ряд бактерий используют эти углеводы, чтобы переваривать пищу. Продукты способны влиять на слизистую оболочку, создавая бактериям благоприятные условия для жизни. Аккермансия (Akkermansia) – одна из важнейших полезных бактерий слизистой оболочки кишечника. Потребляя продукты, увеличивающие количество кишечной слизи, например малину и гранаты, вы можете помочь этой бактерии расти. Более подробно о продуктах мы поговорим во второй части книги.

Мы все больше узнаем о том, как бактерии внутри нас влияют на состояние организма, а тем временем новые исследования показывают, что наш микробиом может передаваться будущим поколениям как наследие сегодняшней жизни. Как я уже говорил ранее: чем богаче кишечная экосистема, тем крепче здоровье. Однако ученые из Стэнфорда, Гарварда и Принстона, которые занимаются вопросами питания и микробиома, выяснили, что беспечное отношение к своему рациону может привести к вымиранию некоторых кишечных бактерий, что, в свою очередь, негативно скажется на здоровье будущих поколений. Ученые провели эксперимент, в ходе которого имплантировали безмикробным мышам человеческие кишечные бактерии. Иными словами, они ввели фекалии здорового добровольца в кишечник мыши, чтобы бактерии колонизировались и сформировали кишечную экосистему, схожую с человеческой.

 Сегодня врачи считают, что до 90 % болезней могут быть связаны с проблемами в кишечной экосистеме.

Затем ученые перевели часть подопытных мышей с низкожировой высоковолокнистой пищи (растительная диета, которая положительно сказывается на здоровье человека и состоянии полезных бактерий) на высокожировую и низковолокнистую (западная диета). За семь недель нездорового питания микробиом мышей кардинально изменился. Вдвое сократилось количество 60 % видов полезных бактерий, обитавших в здоровом кишечнике. И это не самое ужасное. После возвращения на растительную диету до прежнего уровня восстановилось лишь 30 % бактерий. В течение целых пятнадцати недель (10 % жизни мыши) микробиомный профиль оставался нарушенным. Ученые пришли к выводу, что одни полезные бактерии отличаются устойчивостью и могут «пережить» изменения рациона, а другие – нет. Непоправимый дефект, спровоцированный рационом, они назвали шрамом на микробиоме.

А теперь самое интересное. Микробиомный шрам увеличивался из поколения в поколение, когда ученые стали разводить подопытных мышей и кормить их высокожировой низковолокнистой пищей, то есть посадили на западную диету. Иными словами, из микробиома каждого последующего поколения все больше и больше исчезали полезные бактерии, переселенные из кишечника здорового человека. К четвертому поколению (то есть у праправнуков первых мышей – участников эксперимента) из оригинального микробиомного профиля исчезло 72 % микробов. Многолетнее потребление вредной высокожировой низковолокнистой пищи навсегда убило полезные кишечные бактерии (32). Они вымерли, и на этот раз их уже нельзя регенерировать, снова пересев на растительную диету.

Даже за короткий срок нездоровое питание способно нанести удар по микробиому и оставить шрам, который будет затягиваться очень долго, даже если вы пересмотрите свой рацион. Эти шрамы вызывают серьезный дисбаланс в организме. Микробиом связан со всеми нашими защитными системами, поэтому неправильное питание может негативно сказаться на ангиогенезе, нарушить функцию стволовых клеток, ослабить защиту ДНК и иммунитет (33). Вопрос выбора диеты важен еще и потому, что существуют бактерии, которые активируют иммунный ответ, не давая онкологии и инфекции взять над нами верх, и те, которые, наоборот, тормозят ее, предотвращая возникновение аллергических реакций на пищу. Об этом мы поговорим более подробно в главе 5.