Книга 10% HUMAN. Как микробы управляют людьми - Аланна Коллен

Сила микробиома в том, что он, в отличие от человеческого генома, легко приспосабливается к меняющимся обстоятельствам. Вы взрослеете, у вас вырабатываются то одни, то другие гормоны, вы пробуете новые блюда, посещаете разные места, – и всякий раз ваши микробы ухитряются извлекать пользу из каждой новой ситуации. Плохо питаетесь? Не беда: микробы помогут вам синтезировать недостающие витамины. Любите шашлыки? Не волнуйтесь: ваши микробы обезвредят все обугленные кусочки. Меняется гормональный фон? Отлично: ваши микробы приспособятся и к этому.

В зрелом возрасте организм нуждается в ином количестве витаминов и минеральных веществ, нежели в детстве. Например, младенцам необходимо много фолиевой кислоты, но они не в состоянии есть пищу, в которой она содержится. Зато их микробиом обеспечивает множество генов, которые синтезируют фолиевую кислоту из грудного молока. Взрослым такое количество фолиевой кислоты не нужно – ее и так достаточно в их обычном рационе, поэтому вместо генов, синтезирующих этот витамин, микробы у взрослых содержат гены, которые отвечают за его расщепление.

С витамином В12 все ровно наоборот. Чем старше человек, тем больше он нуждается в этом витамине. С возрастом в микробиоме увеличивается число носителей генов, синтезирующих В12 из пищи. Наши микробы занимаются этим не просто «ради благотворительности» – они и сами нуждаются в таких витаминах или провитаминах. Многие другие гены, участвующие в синтезе или расщеплении пищевых молекул, с возрастом обновляются, чтобы микробиом в целом мог извлекать наибольшую пользу из рациона и адаптироваться к происходящим в человеческом организме переменам.

Что интересно, на набор ваших микробов могут влиять и ваши ближайшие соседи. Подобно тому как вы оставляете в чьем-нибудь доме следы своего присутствия – отпечатки пальцев и ног, ДНК в клетках кожи и волос, – вы дарите хозяевам дома еще и микробный «автограф». В одном исследовании с участием людей и микробов, живших в семи разных американских домах, выяснилось, что можно легко определить, какая семья в каком доме живет, просто сравнив микробов на руках, ногах и носах людей с микробами, живущими на полу, на различных поверхностях и дверных ручках комнат. Неудивительно, что микрофлора на полу кухни и спален совпадала с микрофлорой на ногах жильцов, а сообщества, населявшие кухонные поверхности и дверные ручки, походили на микробные колонии на руках людей.

В ходе эксперимента три семьи переехали на новое место. В считаные дни новые жилища были колонизованы их бактериями, вытеснившими микрофлору прежних жильцов. Причем вклад каждого члена семьи в микрофлору жилища носил настолько динамичный характер, что даже если кто-то уезжал всего на пару дней, то его микробный след постепенно исчезал. Вполне возможно, такое исчезновение микробной «тени» человека можно использовать как надежную зацепку для восстановления хронологии событий, например при судебных расследованиях. Технология секвенирования ДНК уже полностью изменила методы расследования преступлений, а ведь микробиом обладает еще большей «индивидуальностью», чем человеческий геном, – и можно только догадываться, какие тайны он способен раскрыть!

Члены одной семьи обычно имеют похожую по составу микрофлору, и у родителей часто присутствуют те же штаммы бактерий, что у детей. Проживание с друзьями или с посторонними людьми может привести к тому, что общими у жильцов станут не только крыша и стены. В одном из исследованных домов жили не члены семьи, а три человека, не связанные генетическим родством. Общей среды обитания оказалось достаточно для того, чтобы границы их микробных «государств» стерлись. У всех троих имелось множество одинаковых микробов, особенно на руках. Двое из жильцов состояли в близких отношениях друг с другом, и у них было больше общих микробов, чем у каждого из них с третьим жильцом.

У женщин ежемесячное колебание гормонального фона может сильно влиять на микробную составляющую организма. Менструальный цикл у многих сопровождается резкими изменениями в составе влагалищной микрофлоры: численность различных видов увеличивается и сокращается в строгом соответствии со сменой периодов. У других женщин перемены в составе вагинальных бактерий могут происходить совершенно непредсказуемо, без всякой привязки к этапам месячного цикла. Еще у некоторых микробные колонии отличаются поразительной устойчивостью и не поддаются практически никакому воздействию менструаций и овуляций. Интересно, что у тех женщин, чьи микробные сообщества подвержены цикличным изменениям, активность имеющихся штаммов и видов часто остается одинаковой. Преобладающий штамм лактобацилл, производящих молочную кислоту, может внезапно пропасть, но в этом случае ему на смену придет другой производитель молочной кислоты – какой-нибудь дружественный штамм стрептококка. Таким образом, несмотря на ротацию видов, всегда есть кому выполнять нужную работу.

Я уже упоминала, что во время беременности состав вагинальной микрофлоры меняется. То же происходит и с кишечной микрофлорой. За время беременности женщина набирает в весе от 11 до 16 кг. Эта масса распределяется приблизительно так: около 3,2 кг весит ребенок, еще 3,6 кг – плацента, околоплодные воды и дополнительный объем крови. Таким образом, оставшиеся 4–9 кг – это жир. Метаболические признаки, выявляемые в последнем триместре беременности, очень напоминают аналогичные явления в организме человека, страдающего от последствий ожирения. Избыточный удельный вес жира, высокий уровень холестерина, повышенное содержание глюкозы в крови, устойчивость к инсулину и признаки воспаления – все это вполне может наблюдаться и при ожирении, и при беременности на поздних сроках.

Но если при ожирении все эти приметы указывают на нездоровье, во время беременности они говорят совершенно об ином. Перемены в метаболизме женщины – в ее обмене веществ, то есть в способности перерабатывать и запасать энергию, – чрезвычайно важны при беременности. Лишний слой жировой ткани, которым запасается тело (хотя вовсе не нужно «есть за двоих»), вероятно, обеспечивает растущий плод своеобразной «подушкой безопасности», гарантирующей достаточный запас энергии для его роста. Кроме того, этот слой становится энергетическим «капиталом», припасенным к тому времени, когда организму матери понадобится вырабатывать молоко для родившегося младенца.

Выяснив, что в организме полных и худых людей живут различные колонии микробов, Рут Ли из Корнеллского университета решила узнать: а вдруг те самые изменения микрофлоры, которые сопутствуют ожирению, отвечают и за метаболические сдвиги при беременности? Вместе с группой коллег она исследовала кишечную микрофлору 91 женщины в течение беременности. В третьем триместре микрофлора женщин сильно отличалась от той, что наблюдалась у них на ранних сроках беременности. Разнообразие микробов заметно уменьшалось, а среди оставшихся явно преобладали две группы – протеобактерии и актинобактерии; такие сдвиги в составе микрофлоры очень напоминали те перемены, которые у грызунов и у людей обычно сопутствуют воспалениям.

Как я уже рассказывала во второй главе, пересадка микрофлоры тучных людей безмикробным мышам заставляет последних очень быстро набирать вес (если сравнивать с тем, что происходит после пересадки им микрофлоры худых людей). Такие экспериментальные трансплантации – отличный способ показать, что определенный состав микрофлоры действительно является причиной набора веса, а не становится его следствием. Аналогичный подход Рут Ли применила и к микрофлоре женщин, находившихся в третьем триместре беременности. Чем она была – причиной или следствием тех метаболических изменений, которые напоминают симптомы ожирения? Безмикробные мыши, которым пересаживали человеческих микробов, характерных для третьего триместра, набирали больший вес, у них повышался уровень глюкозы в крови и отмечалось больше признаков воспаления, чем у мышей, получавших микрофлору, типичную для первого триместра беременности. Такие перемены, возможно, способствовали накоплению и перенаправлению энергии на нужды растущего плода.