Электронные носы

У бигля Клиффа (см. выше) появляются конкуренты. Используя современные технологии, ученые попытались создать систему определения запахов, не уступающую чувствительностью носу Клиффа. Названная «электронным носом» (E-nose), эта система оказалась способной анализировать ЛОС в подмышечном запахе человека. Ситуация такова: живущие у нас под мышками микробы питаются выделениями находящихся здесь кожных желез, а метаболиты этих микробов издают настолько уникальные запахи, что по ним можно идентифицировать человека. На это способны и собаки, и электронные носы. Представьте себе, что в недалеком будущем вы проходите в аэропорту таможенный или иммиграционный контроль, а служащие аэропорта просят вас поднять вверх руку для идентификации вашей личности. Расслабьтесь, и доброго вам пути!

Электронные носы нашли и другие применения – например, анализируя состав выдыхаемого нами воздуха, они могут распознать людей с болезнью Альцгеймера, болезнью Паркинсона и здоровых людей. Кроме того, они могут служить и для выявления рака. Вообразите себе прибор, способный и отслеживать НИЗ, и определять статус вашего микробиома. А в будущем эта возможность вполне может воплотиться в жизнь и стать частью рутинного обследования людей (об этом шла речь в предыдущей главе). А коль скоро речь зашла о врачах, отслеживающих статус микробиома и эффективность пробиотического лечения, то электронный нос, вероятно, рано или поздно станет в их кабинетах таким же незаменимым прибором, как аппараты УЗИ.

Мощь обонятельных рецепторов

Похоже, что наши обонятельные рецепторы и головной мозг воспринимают запахи микробных метаболитов несколько иначе, чем обычные ароматы. Фактически все больше ученых склоняется к тому, что в этом случае речь идет не просто о запахах и обонянии, а скорее обо всей физиологии нашего организма. Дженифер Плужник, ныне работающая в Медицинской школе Университета Джонса Хопкинса, изучала обонятельные рецепторы, расположенные в необычных местах тела и выполняющие более широкие функции, чем просто восприятие запаха. Особый интерес вызвал факт, что некоторые обонятельные рецепторы способны взаимодействовать с химическими веществами, вырабатываемыми нашими микробами, и активироваться ими. Кроме того, были обнаружены обонятельные рецепторы, оказывающие сильное влияние на артериальное давление и риск гипертонии. Короткоцепочечные жирные кислоты, вырабатываемые кишечными бактериями, похоже, воздействуют на один из типов этих обонятельных рецепторов, помогая организму регулировать кровяное давление. Плужник и ее сотрудники обнаружили, что у мышей, получавших смесь антибиотиков, происходило разрушение кишечного микробиома, сильное снижение бактериальной продукции короткоцепочечных жирных кислот, связывающихся с обонятельными рецепторами, и значительное повышение кровяного давления. Когда животным стали давать бактериальные короткоцепочечные жирные кислоты, кровяное давление у них сразу же снижалось. Возможно, это открытие приведет к разработке новых подходов к лечению гипертонии. Похоже, наш микробиом способен контролировать артериальное давление довольно неожиданным образом – за счет выработки ЛОС, которые взаимодействуют с обонятельными рецепторами, находящимися в тканях, даже отдаленно не связанных с обонянием.

Помню, как на своих лекциях в 1979 г. я рассказывал студентам в Корнеллском университете о новейших по тем временам исследованиях, в которых мыши выбирали половых партнеров по запаху мочи. Подобные истории составляли «легкомысленную» часть моего курса иммуногенетики и давали студентам возможность хотя бы ненадолго отвлечься от более серьезных вопросов. Теперь выясняется, что сигналами подобного типа руководствуются не только мыши.

Люди чувствуют запахи друг друга, и эти запахи во многом определяют их взаимную привлекательность (хотя обычно мы даже не осознаем этого). В своей статье «Запахи и чувствительность» (Scents and Sensibility), опубликованной в 2008 г. в американском журнале Psychology Today, Элизабет Свобода объясняет, почему запахи играют такую важную роль в нашем выборе будущего спутника жизни. Отчасти это связано с генами «иммунной самоидентификации», контролирующими, в частности, приживаемость или отторжение трансплантата. Эти гены находятся в так называемом главном комплексе гистосовместимости (ГКГС) генома. У человека ГКГС находится в хромосоме 6 и традиционно называется человеческим лейкоцитарным антигеном (ЧЛА). Оказывается, женщин сильнее привлекают запахи мужчин, обладающих генами иммунного ответа, отличными от их собственных. (Неужели и теперь вы еще сомневаетесь в том, что функции иммунной системы не ограничиваются борьбой с инфекциями?) Они неосознанно предпочитают производить на свет потомство от мужчин, способных расширить возможности иммунного ответа их детей, что вполне логично и целесообразно. Но каким образом человеческий лейкоцитарный антиген (или его мышиный эквивалент) влияет на социальные взаимодействия, основанные на запахах и обонянии, и на выбор партнера? О влиянии ЧЛА на восприятие запахов существуют несколько различных теорий, подробно рассматриваемых авторами книги «Человеческий запах как улика» (Human Scent Evidence). В игру здесь включается микробиом.

Известно, что по крайней мере некоторые человеческие гены влияют на микробных партнеров, которых мы выбираем для своего тела (или терпим их присутствие в нем). К числу генов, влияющих на состав и разнообразие нашего микробиома, относятся и гены ЧЛА. Мы отнюдь не должны проявлять доброжелательность ко всем привычным бактериям, живущим внутри нас или на поверхности нашего тела. Мы имеем полное право сами выбирать себе микробных партнеров точно так же, как выбираем друзей по жизни. Ни сами гены иммунного ответа, ни кодируемые ими белки, как известно, запаха не имеют. Но они влияют на то, какие «пахучие» микробы будут жить в нашем кишечнике и других частях тела. Именно так и складывается наше партнерство с микробами. Оказавшись внутри тела, они принимаются за модернизацию «интерьера» своего нового жилища – внутренней среды организма. По сути дела, присутствующие у нас «пахучие» микробы – своего рода «суррогат» нашего типа ЧЛА. Не исключено, что «влюбленность» в пахучих микробов потенциального партнера облегчает вступление в половую связь, что обеспечивает зачатие более иммунологически пластичного и стойкого ребенка.