Генетика находится в эпицентре взрыва знаний. Непрерывно поступающие данные о геноме и эпигеноме накапливаются ежедневно даже не гигабайтами, а терабайтами, то есть триллионами байт цифровой информации, в тысячу раз больше гигабайта. Такую гору данных сложно воспринимать, еще сложнее анализировать, а тут еще совершенно неожиданно добавилась гора данных размером с Гималаи о таком явлении, как микробы. Медики обычно видят в микробах захватчиков: вирусы и бактерии становятся причиной заболеваний и разрушают иммунную защиту организма. Хотя учитывают и полезных микробов, которые обитают в пищеварительном тракте и помогают переваривать пищу.

Врач со специализацией по заболеваниям желудочно-кишечного тракта очень быстро понимает, какие расстройства могут происходить в кишечнике, но большинство людей почти не знает, что за микробы живут бок о бок с нашими собственными клетками. Если вы принимаете антибиотики, цель которых – убить болезнетворных микробов, полезная микрофлора кишечника тоже пострадает. В норме через некоторое время она восстанавливается после прекращения приема антибиотиков, и максимум, что вы заметите, – это приступ диареи. Когда у путешественников случаются кишечные расстройства вроде «делийского живота» в Индии или «мести Монтесумы» в Мексике, их причина – изменение экологии кишечника. Пищеварительная микрофлора в разных частях мира отличается. Пока вы не чувствуете боли и дискомфорта и у вас не начинается вздутие живота, диарея или запор, вы не станете обращать внимания на свое пищеварение, по крайней мере на уровне микрофлоры.

Однако за последние несколько лет неожиданно открылась важность целой популяции микробов, населяющих наш организм. На причину этого мы уже успели мимоходом намекнуть, когда упомянули, что человеческий организм содержит 100 триллионов чужеродных микробных клеток. Как мы уже говорили, это значит, что 90 % клеток нашего тела, в том числе и подавляющее большинство генетического материала, – микробы. Ваш организм содержит около 23 000 генов в сравнении с миллионом генов бактерий. В глобальном плане мы просто конструкция из бактериальных колоний с небольшой примесью человеческих клеток! Понимание этого пришло, когда открылась возможность составить полную карту генома, включая геномы сотен тысяч всевозможных микроорганизмов, которые обитают в нашем теле, в основном в кишечнике, но также во рту, на коже и прочих частях тела.

Прежде чем мы сможем разобраться с собственными генами, необходимо понять генетическое значение микробиомы, как назвали целую экосистему микроорганизмов, численность которой превышает наши клетки в пропорции 10:1 (также используется синоним «микробиота»). Эти микробы не просто зашли в гости, когда появились высокоорганизованные формы жизни. Симбиоз между клетками нашего организма и триллионами микробов продолжается на протяжении долгого времени, начиная с самого появления микробов 3,5 миллиарда лет назад. Появление наших человекоподобных предков около 2,5 миллиона лет назад – лишь мгновение в сравнении с эволюционным путем бактерий, которые могут создавать гены и даже обмениваться ими. За все это время наше взаимодействие с бактериями повлияло на эволюцию каждого органа, в том числе и мозга. Неизвестно точно, сколько именно видов микробов населяет наш организм, по общим оценкам, их число превышает тысячу, что в любом случае удивительно много. Влияние микробиомы подразумевается в ее описании: второй геном человека, еще один орган, бактериальные внутренние джунгли. Клетки в кишечнике вырабатываются в огромных количествах, около 100–300 миллионов в час в толстой кишке и небольшая часть от 1 до 3 миллиардов в тонком кишечнике. Микробы поселяются в биопленке, которая покрывает стенки кишечника, то также и выходят наружу – так, образец стула по весу содержит 40 % микробов.

Термин «микробиома» ввел нобелевский лауреат биолог Джошуа Ледерберг, но впервые значение микробиомы описал хирург армии США в XIX в. Уильям Бомонт (1785–1853). Бомонт был первопроходцем в изучении физиологии пищеварения и заявлял, что гнев мешает нормально переваривать пищу. С тех пор мы узнали, что огромное количество бактерий в нашем кишечнике напрямую влияет на развитие мозга и центральной нервной системы с момента зачатия до смерти. Кроме того, микробиома ежедневно перестраивает нашу иммунную систему.

Когда естественный баланс микробиомы нарушается, мы называем это дисбиозом, но только сейчас удалось обнаружить, что это далеко не только проблема пищеварения и дисбиоз причиняет системный вред. Число обнаруженных расстройств, которые с ним связаны, постоянно растет, но уже впечатляет: от астмы и экземы до болезни Крона, различных видов склероза, аутизма, болезни Альцгеймера, ревматоидного артрита, волчанки, ожирения, сердечно-сосудистых заболеваний, атеросклероза, рака и недоедания. Пути новых видов лечения сходятся на микробиоме.

Ажиотаж вокруг микробиомы достиг такой степени, что вы наверняка слышали о ней из средств массовой информации и благодаря рекламе продуктов, известных как пробиотики (йогурты – самые популярные из них), которые способствуют росту популяции полезной микрофлоры в кишечнике. С точки зрения генетики, микробиома служит для повышения «осведомленности» иммунной системы и предотвращения заболеваний. На протяжении миллиардов лет эволюции ДНК микробов не просто сосуществовала с ДНК других живых существ, но и проникала в нее, становилась неотъемлемой частью ДНК современного человека. Мир возможных открытий строится на этой взаимной зависимости, которая продолжается на протяжении миллионов лет существования нашего вида.

Другой важный аспект – связь между микробиомой и хроническими заболеваниями – оказывает влияние на жизнь каждого из нас и может проявиться очень быстро. Существует естественная связь между кишечными расстройствами, например, синдром раздраженного кишечника. Ожирение также связано с тем, как переваривается и усваивается пища. Куда более неожиданна возможная связь между микробиомой и такими далекими от желудочно-кишечного тракта заболеваниями, как болезни сердца и сосудов, диабет первого типа, рак и психические заболевания, например шизофрения.

Теперь известно, что кишечные бактерии вырабатывают нейроактивные соединения, которые взаимодействуют с клетками мозга и даже способны контролировать экспрессию наших собственных генов на эпигенетическом уровне. Когда стало понятно, что существует сильная связь между кишечником и мозгом, барьеры между нашими собственными и чужими клетками начали рушиться. Если бактерия вашего кишечника может повлиять на ваше настроение или поспособствовать развитию психического заболевания, на горизонте появилась абсолютно новая концепция организма, которую мы объясним дальше. (Обсуждение пробиотиков и рекомендаций по питанию мы отложим до следующей главы, посвященной выбору образа жизни.)

Поскольку ваш организм населяют сотни микробов, их геномы и терабайты данных о них – одна сплошная загадка. Чтобы как-то в ней разобраться, нам нужны некие общие категории, за которые можно было бы зацепиться. Профессор Роб Найт, эксперт по микробам в человеческом организме из Колорадского университета, говорит о микробиоме: «Почти полтора килограмма микробов, которых вы носите в себе, могут оказаться куда важнее одного-единственного гена, который вы носите в вашем геноме». По весу микробиома почти равна головному мозгу. Найт упрощает популяцию микроорганизмов и группирует их по основным участкам тела, в которых они обитают; самые главные из них – кишечник, кожа, рот и влагалище. Можно назвать это отдельными микробными и генетическими ландшафтами, поскольку их экология отличается друг от друга, как Арктика отличается от тропиков. В основе этой упрощенной карты лежит проведенный Найтом анализ микробиомы 250 здоровых взрослых добровольцев, а за ним стоит огромная база данных определения геномной последовательности проекта «Микробиома человека», получившего финансовую поддержку от федерального правительства на 173 миллиона долларов.

Одна из основных загадок микробиомы состоит в том, что у всех людей она абсолютно разная. В феврале 2014 г. в телепередаче, которая набрала 300 000 просмотров, Найт очень интересно рассказывает о некоторых интригующих фактах. Некоторые люди утверждают, что их чаще, чем других, кусают комары, а другие говорят, что их почти не кусают. Причина заключается в разных микроорганизмах на их коже и в том, как они привлекают комаров. А микрофлора кишечника, предположительно, определяет, вызовет ли безрецептурное обезболивающее средство тайленол (ацетаминофен) поражение печени.

Из-за разнообразия сложно говорить об идеально здоровой микробиоме. С негативной точки зрения, кишечник современных людей можно серьезно испортить. Авторитетная работа микробиологов Эрики и Джастина Зонненбург рассказывает о потере микроорганизмов, обусловленной самыми разными факторами. Один из них заключается в том, что в рационе западных людей мало растительной клетчатки. Клетчатка – пребиотик, продукт, питаясь которым микробы размножаются (в отличие от пробиотика, который вводит новые микроорганизмы в пищеварительный тракт). Еще один губительный фактор – широкое распространение антибиотиков и их способности убивать огромное количество вирусов и бактерий. Менее материальный, но тем не менее подозрительный фактор – современный образ жизни, связанный с постоянным стрессом, поскольку гормоны стресса и эмоций в целом могут вызывать изменения микробиомы. Как и экспрессия генов, микробиома настолько динамична, что для ее описания лучше подойдет глагол, чем существительное.

Самое шокирующее предположение Зонненбургов заключается в том, что типичное западное питание сильно влияет на развитие хронических заболеваний и особенно аутоиммунных расстройств, таких как аллергии. Микробиома помогает отрегулировать иммунитет, а также вырабатывает в процессе пищеварения побочные химические соединения, которые снижают воспаление. Поступает все больше и больше доказательств связи воспалений с целым рядом заболеваний, в том числе болезнями сердца и сосудов, гипертонией и различными видами рака. Снижение разнообразия экологии кишечника стабильно губит наше здоровье. Зонненбурги говорят о риске открытым текстом: «Существует возможность, что микробиота западного человека сама по себе дисбиотична (вредна для микробов) и располагает к развитию целого ряда заболеваний».

Как и другие риски, связанные с микробиомой, этот риск невероятно сложно подтвердить или исключить наверняка. Существует лишь небольшое количество отдельных поселений людей по всему миру, чья микробиома не подвергается вредным воздействиям. Эмили Икин, обозреватель «New Yorker», написала в декабре 2014 г. об африканском племени хадза, которое изучал антрополог Джефф Лич, работавший вместе с Зонненбургами. Триста человек из племени хадза, все еще живущего охотой и собирательством в Танзании, на протяжении года принимали участие в исследованиях Лича. «Нам нужны были места, где у людей нет легкого доступа к антибиотикам, где люди пьют воду из тех же источников, что и зебры, жирафы и слоны, и до сих пор живут под открытым небом», – сказал Лич в интервью Икин. В этих условиях развивались гены Homo sapiens.

Из анализов фекалий Лич обнаружил следующее: «Похоже, что экосистема кишечной микрофлоры у хадза одна из самых разнообразных в мире, по сравнению с прочими изученными общностями людей». В ходе предыдущего исследования хадза, проведенного учеными отделения эволюционной антропологии Института Макса Планка в Германии, удалось обнаружить, что они – носители определенных кишечных бактерий, которых больше ни у кого не встречали, но при этом бактерии, которые ассоциируются с хорошим здоровьем в микробиоме западного человека, у хадза отсутствуют. Лич получил достаточно оснований генетического превосходства кишечной микрофлоры хадза и внедрил образец их микробиомы в свой кишечник.

Это ведет к ажиотажу, который приобрел широкое распространение, несмотря на то, что многие вопросы относительно микробиомы еще не решены. Лич внедрил в свою толстую кишку образец кишечной микрофлоры хадза, содержащейся в их фекалиях, используя кухонную спринцовку. Как бы неприятно и даже отвратительно это ни звучало, на YouTube существуют видео с инструкцией, как сделать это самому. Эта процедура основана на простой логике. Если микробиома взрослого западного человека нарушена, то микробиома новорожденного младенца или здорового маленького ребенка не повреждена. Почему бы не заменить одну на другую?

Управление по контролю за пищевыми продуктами и лекарственными средствами выступило против трансплантации фекальной микробиоты (ТФМ) и ввело ее врачебный запрет, пока не будут проведены официальные испытания, как для выпуска нового лекарства. Однако ТФМ продолжают практиковать в домашних условиях, и в других странах нет врачебного запрета на эту процедуру. Распоряжение Управления по контролю за пищевыми продуктами и лекарственными средствами прервало мелкомасштабное исследование, которому не хватает финансовой поддержки, чтобы продолжать невероятно дорогие эксперименты, на которые нужно от семи до десяти лет. Однако, по словам Икин, Управление останавливает опыт людей, которые заразились СПИДом при переливании крови до того, как стало известно, что таким способом передается ВИЧ. В кишечнике содержатся такие микроорганизмы, как вирус гепатита А. (В случае с гепатитом А зараженные фекалии должны попасть в рот человека, у которого нет иммунитета к заболеванию, что обычно происходит с кухонными работниками в антисанитарных условиях.) Из-за этого и других пока неизвестных рисков Управление действует крайне осторожно.

ТФМ – это внедрение всей чужой микробиомы, не зная, что именно она содержит. Никто не должен так рисковать. Но подпольный ТФМ-ажиотаж, грязная и отвратительная процедура, основан на невероятном потенциале микробиомы в предотвращении множества хронических заболеваний. Яркий тому пример – болезнь Крона, воспалительное заболевание кишечника, способное основательно подорвать здоровье. Среди его симптомов хроническая диарея, как следствие – серьезная потеря веса, боли в животе и высокая температура. Люди с болезнью Крона живут безрадостной жизнью в заложниках у своего заболевания. Поскольку основная причина недуга – воспаление необъясненного происхождения, воспалительные проблемы могут и не иметь отношения к кишечнику, например, высыпания на коже, отекшие красные глаза и даже диабет.

Медикаментозное лечение при болезни Крона неэффективно, и в самых тяжелых случаях наиболее пораженные участки кишечника просто хирургически удаляются. Но в 1950-х гг. некоторые врачи, которых обычно считали ренегатами или хуже, полагали, что лечение фекалиями, взятыми от здоровых доноров (с соблюдением всех санитарных условий, в виде таблетки или через прямую кишку), давали результаты, причем часто через поразительно короткое время, то есть через несколько недель или месяцев. Теперь подобное лечение болезни Крона вполне может получить распространение, и в Управление по контролю за пищевыми продуктами и лекарственными средствами то и дело поступают просьбы сделать исключение для этого вида лечения.

Что еще более поразительно, лечебный эффект ТФМ проявляется в течение нескольких часов, даже если пациент находится при смерти. Все дело в бактериальной инфекции, вызванной Clostridium difficile, которая развивается при постоянном приеме больших доз антибиотиков. От этой инфекции страдают около полумиллиона людей, причем более 10 000 умирают в особо тяжелых случаях. C. difficile устойчива к антибиотикам и обычно обнаруживается, когда человек, проходивший лечение большими дозами антибиотиков, попадает в больницу, потому что его микробиома почти уничтожена. В этих условиях размножается C. difficile, и симптомы инфекции напоминают симптомы болезни Крона, среди них в том числе и сильная диарея.

Как ни парадоксально, в качестве базового лечения назначают ванкомицин – антибиотик. Он может оказаться абсолютно неэффективным, если развился новый штамм бактерии, устойчивый к антибиотикам. Но в медицинской литературе есть разрозненные описания выдающегося, почти немедленного выздоровления в случае лечения ТФМ. За несколько часов внедренная микрофлора подавляет и уничтожает C. difficile, что ведет к исчезновению всех симптомов заболевания. Для этого случая Управление по контролю за пищевыми продуктами и лекарственными средствами также сделало исключение. Следовательно, если с помощью ТФМ можно вылечить два заболевания с одними и теми же симптомами – сильное воспаление – и если воспаление может быть причиной хронических заболеваний многих разновидностей, почему бы не использовать для их лечения фекальный материал от самых здоровых доноров, которые на это согласны? Эта логика и послужила причиной широкого распространения ТФМ в домашних условиях.

Еще нет доказательств, что этот метод научно обоснован или эффективен с медицинской точки зрения, и мы определенно его не оправдываем. (Существуют другие, более безопасные способы улучшить состояние своей микробиомы, о которых мы расскажем позже.) Но результаты исследований на животных показывают, что назревает новая революция. В 2006 г. группа исследователей из Вашингтонского университета в Сент-Луисе привела убедительные доказательства тесной связи микробиомы и ожирения. Они взяли мышей, генетически измененных до ожирения, и ввели часть их микрофлоры нормальным мышам. У прошедших эту процедуру мышей развилось ожирение, и это был первый раз, когда заболевание передалось через микробиому, по крайней мере у животных. Что еще более поразительно, у мышей, которые растолстели после внедрения чужой микробиомы, был тот же режим питания, что и у тех животных, которым не проводили трансплантацию фекальной микробиоты, и тем не менее не подвергавшиеся процедуре не толстели.

Как же при потреблении одного и того же количества калорий у одних мышей началось ожирение, а у других нет? Предположительно, внедренные мышам микроорганизмы каким-то образом более эффективно извлекали из потребляемой пищи питательные вещества при ее переваривании. Это наносит серьезный удар по долгое время бытовавшему мнению, что число калорий на выходе равно числу калорий на входе. То есть если съеденная пища содержит 1000 калорий, то организм каждого человека, при условии здорового пищеварения, выделит 1000 калорий энергии. Однако же все мы знаем хоть одного человека, который говорит: «Да мне достаточно только посмотреть на кусочек шоколадного торта, и я растолстею на полкило». Ученые, которые провели это исследование, вызывающе заявляют, что эти слова вполне могут содержать долю истины. Микробиома некоторых людей может извлекать из пищи питательные вещества лучше, чем у других, и у людей с ожирением она извлекает слишком много питательных веществ, а у худых людей – слишком мало.

Ученые из Амстердама хотели выяснить, достаточно ли провести человеку с ожирением ТФМ от худого донора, чтобы тот потерял вес. Оказалось, не достаточно. У участников эксперимента наблюдалась повышенная чувствительность к инсулину (ключевой фактор, который определяет, будут ли калории усваиваться должным образом или откладываться в жировых запасах), но они не теряли вес, и через год вся польза сошла на нет. Возможно, процедура требует больше времени или из микробиомы худого человека требуется выделить только строго определенные микроорганизмы. Но генетическую историю в целом еще только предстоит рассказать, и она может оказаться намного сложнее.

Как вы уже убедились, слова «чуждый», «инородный» и «вторгающийся» не подходят для характеристики микробов, которые привыкали взаимодействовать с человеческим организмом на протяжении миллионов лет. Существуют признаки того, что от них зависит нормальное развитие ребенка. Возвращаясь к упрощенной карте профессора Найта, существуют разные микроэкосистемы во рту, в кишечнике (и фекалиях), на коже и во влагалище. До рождения ребенка в его теле нет микробов; его желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) стерилен. По мере продвижения по вагинальному каналу ребенок получает из этой области оболочку в виде пленки от микробиомы его матери. Рождение – всего лишь первый шаг в воздействии микробов на ребенка, и это воздействие будет происходить по всем направлениям: грудь матери, пища, вода, воздух, домашние животные, другие люди. Уже через несколько часов после рождения в ЖКТ поселяются микробы, и через 3–4 недели микрофлора формируется окончательно. Исследования на животных показали, что при содержании в стерильной среде при полном отсутствии микробов у животных развивается ряд аномалий, от иммунодефицита и уменьшенного сердца до неправильного переключения клеток мозга, а также ожидаемых проблем с пищеварением.

Иногда в детстве микробиома перестает постоянно изменяться. Она стабилизируется, хотя не одним и тем же образом и с минимальными различиями. На карте Найта формирование микробиомы в раннем возрасте начинается на коже и во влагалище и заканчивается в кишечнике. Это происходит у каждого человека, поскольку у каждого человека есть кишечник, где переваривается пища. Но существуют доказательства тому, что чем больше микробы воздействуют на организм, тем лучше, как бы парадоксально это ни было. У детей, которые растут в развивающихся странах, микробиома намного более разнообразна, и это подтверждает предположение о том, что жизнь в развитых западных странах «слишком чистая». Но эти дети страдают множеством других детских болезней, так же, как и дети, которые получают ежедневный уход, могут быть менее склонны к аллергическим реакциям, болям в ушах, гриппу и другим инфекционным заболеваниям.

Как мы уже говорили, самая большая проблема эпигенетики – отсутствие четкой связи между причиной и следствием. А не приводит к Б, когда в системе «тело – разум» возникает облако причин. Основная проблема микробиомы заключается в быстроте ее изменений. Гены куда более статичны, чем живущие внутри нас микробы, даже если принимать в расчет эпигеном. Представьте побережье океана, где волны ударяются о землю и постоянно передвигают песок. Погода и приливы определяют, сколько песка унесет в море или выбросит на берег. Если бы микробы были песчинками, то приливы и погода в кишечнике постоянно влияли бы на их движение, выводили бы некоторых из организма и впускали других.

Слово «экология» могло бы прозвучать как метафора, но медицина только начинает понимать, что длина кишечника более 7,5 метра и площадь его поверхности по размерам сравнима с теннисным кортом – это сложная и динамически изменяющаяся конструкция, действительно похожая на мировую экосистему. По предварительным оценкам, количество генов микробиомы превышает количество генов нашего собственного организма в 40–150 раз. В качестве примера того, какие сюрпризы ждут исследователей этой экосистемы, рассмотрим заболевание, которое сейчас тесно связывают с микробами: ожирение.

Устаревшая модель «сколько калорий на входе, столько и на выходе» винит в ожирении пищевые привычки людей: если вы едите слишком много или еще по какой-либо причине ваше тело откладывает излишек калорий в виде жира. Исследования показывают, что хронически переедающие люди недооценивают, сколько калорий они на самом деле потребляют. Но если бы переедание было единственной причиной ожирения, это все равно не объясняет, почему только 2 % людей, которые придерживаются диеты, удается успешно сбросить максимум пару килограммов и не набирать их в течение примерно двух лет. Что их к этому подталкивает? Одна из возможностей – застревание на плохих пищевых привычках, которые медленно, но верно возвращаются в жизнь человека на диете. Но прибавление в весе связано с множеством факторов. Приведенный ниже список предназначен не для того, чтобы обеспокоить или расстроить вас, но для того, чтобы показать, насколько сложным стало естественное действие – прием пищи.

• Они переедают.

• Все члены их семьи переедают, и это может быть обусловлено генетически.

• Их друзья переедают.

• Их рацион содержит слишком много сахара, простых углеводов и жиров.

• В их рационе мало свежих овощей, фруктов и других источников растворимой клетчатки.

• Они едят продукты, прошедшие технологическую обработку, неполноценную пищу, питаются фастфудом, в их пище содержатся добавки, искусственные ингредиенты, а также избыточное количество сахара и соли.

• У них развивается целый ряд вредных пищевых привычек: смотреть телевизор во время еды, есть слишком быстро, перекусывать между приемами пищи и т. д.

• В их жизни много стресса.

• Они могут переживать личный кризис, например, увольнение с работы или развод.

• У них может быть дисбаланс гормонов (лептина и грелина), которые отвечают за чувство голода и насыщения.

• Их мозг может посылать сигнал о воспалении или повреждении в гипоталамус – центр регуляции аппетита.

• Их организм проявляет признаки хронического воспаления.

• Они срываются после попыток похудеть на беспорядочных диетах.

• Они недавно бросили курить и теперь компенсируют это перееданием.

При стольких факторах, которые обычно работают в совокупности, становится более чем ясно, почему с ожирением так сложно бороться. Одно и то же расстройство затрагивает независимые друг от друга аспекты питания, эндокринологии, генетики, гастроэнтерологии, психиатрии и социологии, у каждого из которых свои перспективы. Облако причин давит. Однако из всего этого комплекса воздействий можно вытянуть одну нить: микробиома, основная функция которой заключается в переваривании пищи, также оказывает серьезное влияние на гормоны, иммунитет, реакцию на стресс и хроническое воспаление. Нет другого фактора, который бы охватывал так много функций организма.

След подсказок ведет от пищи, которая поступает в кишечник, к организму в целом. По этому следу пошел д-р Пареш Дандона, специалист по диабету из Университета штата Нью-Йорк в Буффало, которому удалось получить основные подсказки, когда он из любопытства решил изучить пищу в сети «Макдоналдс». Девять добровольцев с нормальным весом ели типичный завтрак из «Макдоналдс»: бутерброд с яйцом, сыром и ветчиной, бутерброд с колбасой и две картофельные оладьи, всего на 910 калорий. Помимо калорий, существует еще ряд причин, почему такой завтрак нельзя назвать здоровым, – в нем содержится много соли и жиров, но практически нет клетчатки. Дандона заметил еще одну абсолютно неожиданную вещь. Как говорилось в статье, опубликованной в журнале «Mother Jones» в апреле 2013 г.:

Использование фразы «достаточно безопасная» заставляет задуматься о попустительском отношении, которое выработалось к быстрому питанию еще пятнадцать лет назад. (Кроме воспалительного процесса, жиры от съеденного бигмака попадут в кровоток, их можно наблюдать в виде помутнений в сыворотке (прозрачная жидкость) после отделения эритроцитов.) Дандона с большим энтузиазмом продолжил исследование и пришел к еще более ошеломительным открытиям.

В течение следующих десяти лет он изучал разные виды пищи, чтобы понять, как они влияют на иммунную систему, работу которой подрывает вялотекущее хроническое воспаление. Журналист Мозес Веласкес-Манофф пишет: «Дандона обнаружил, что завтрак в фастфуде – причина воспаления, а богатые клетчаткой фрукты воспаления не вызывают. Он достиг прорыва в 2007 г., когда обнаружил, что сахарная вода, заменитель газировки, вызывает воспаление, а апельсиновый сок, даже если в нем огромное количество сахара, не вызывает». Свежеотжатый апельсиновый сок без добавок смог нейтрализовать даже 910 калорий завтрака в «Макдоналдсе». Завтрак вызвал воспаление и повышение сахара в крови у тех участников эксперимента, которые запивали пищу сахарной или обычной водой. Но этого не произошло с теми участниками, которые пили апельсиновый сок.

История продолжается. «Апельсиновый сок богат антиоксидантами, такими как витамин C, полезные флавоноиды и небольшое количество клетчатки, которые могут обладать противовоспалительными свойствами. Но внимание Дандоны привлекло другое вещество». Это была молекула под названием «эндотоксин» (буквально «внутренний яд»), которая появлялась в крови после завтрака в «Макдоналдсе» у участников эксперимента, которые пили сахарную или обычную воду, но не у тех, кто пил апельсиновый сок. Эндотоксин вырабатывается внешней мембраной бактерий, и его присутствие в кровотоке подает иммунной системе сигнал о том, что пора действовать, и вызывает воспаление. Дандона заподозрил, что источником эндотоксина может быть микробиома. Она проникла в кровоток через стенки кишечника при переваривании пищи из «Макдоналдса». Апельсиновый сок каким-то образом удерживал эндотоксин в кишечнике, где он обычно и находится. (Дальнейшие исследования «синдрома дырявой кишки» окончательно подтвердили его связь с питанием.)

Апельсиновый сок не панацея и не единственный продукт с подобным действием. Хроническому воспалению может противостоять целый ряд продуктов. На фоне непрерывно меняющейся экологии микрофлоры некоторые постоянные воздействия могут изменить самочувствие человека. Но для этого нужно нечто большее, чем полезная пища (важная сама по себе. На мы рекомендуем самое полезное для микробиомы питание по результатам этого исследования).

Открытия Дандоны не только подтверждают стандартные рекомендации придерживаться сбалансированной диеты, которая должна содержать клетчатку из сырых овощей и фруктов и цельные зерна. Перспектива обратить нездоровое воспаление воодушевляет. Успех приходит оттуда, откуда не ждали. Наблюдения показали, что количество эндотоксинов, молекул, которые вызывают воспаление, уменьшается в кровотоке после операции по желудочному шунтированию. Желудочное шунтирование – это процедура, в результате которой размер желудка уменьшается примерно до размеров яйца, превращаясь в небольшой мешочек. Тонкий кишечник соединяется с этим «мешочком»; в результате уменьшения желудка пациент меньше ест и теряет множество лишних килограммов.

Это объяснение принималось за исключением того, что снижение воспаления указывало на микробиому. В ходе экспериментов на мышах и крысах группа исследователей из Многопрофильной больницы Массачусетса добилась выдающегося результата. Они сделали грызунам операцию желудочного шунтирования, после которой их микробиома полностью восстановилась. Быстрое размножение полезной микрофлоры не только снизило воспаление, но и стало непосредственной причиной потери веса. Это подтвердилось после того, как у животных взяли пробы микробиомы и ввели в кишечник мышам, у которых этих микробов не было. Они стали терять вес, хотя их все равно кормили высококалорийной пищей. Фактически они теряли вес даже при том, что получали с пищей больше калорий, чем контрольная группа мышей, которые вес не теряли. Для контроля некоторым мышам сделали видимость хирургической операции. Некоторые из них потеряли вес после ограничения калорийности пищи (то есть на диете), но мыши, которым сделали настоящую операцию, худели без всякой диеты.

Этот результат помогает окончательно развенчать долгое время бытовавший миф о том, что набор и потеря веса связаны только с калориями. Он также указывает на другую любопытную возможность. При восстановлении микрофлоры мыши могли усваивать глюкозу (сахар крови) нормальным здоровым образом, в отличие от грызунов, которые худели из-за того, что ели меньше. Учитывая, что люди, сидевшие на диете, почти всегда опять набирают лишние килограммы, может оказаться, что проблема вовсе не в возврате к «неправильному» питанию из-за потери силы воли или тайном поедании калорийной пищи. Возможно, как и в случае с мышами, дело в восстановлении процессов метаболизма, которые контролирует микробиома.

Мы подробно разберем этот вопрос в следующей главе, посвященной изменениям образа жизни, но суммировать все возможности стоит здесь.

• Потребление меньшего количества жиров, сахара и чистых углеводов.

• Добавление в пищу достаточного количества пребиотиков, которые создадут питательную среду для бактерий: клетчатка из сырых овощей, фруктов и цельных злаков.

• Употребление как можно меньшего количества продуктов, прошедших химическую обработку.

• Отказ от алкоголя.

• Употребление добавок с пробиотиками ().

• Употребление продуктов-пробиотиков, например, йогуртов, квашеной капусты и маринованных овощей.

• Снижение потребления продуктов, которые вызывают воспаление.

• Употребление как можно большего количества продуктов с противовоспалительными свойствами, например свежеотжатого апельсинового сока.

• Тщательный контроль стресса.

• Избегание эмоций, которые создают опасность воспаления, таких как гнев и неприязнь.

Мы отдельно хотим подчеркнуть, что все вышеперечисленное – вероятности, о которых нельзя заявить уверенно. Кроме пищеварительной системы, микробиома влияет на каждую часть нашего организма. Таким образом, ее воздействие невероятно сложное и требует постоянного дальнейшего изучения. Однако то, что уже удалось обнаружить, выглядит весьма многообещающе. Например, многие заболевания могут быть результатом каскада процессов в организме, что означает цепь событий, которые происходят одно за другим и создают со временем все больше и больше проблем. Если лишить мышей всех бактерий, которые обычно живут в их организме, они будут поглощать пищу в огромных количествах и не набирать вес из-за неправильного пищеварения. Но если им пересадить бактерии от других мышей, у которых была нормальная микрофлора, у этих мышей начнутся проблемы. Лишние калории будут перевариваться и откладываться в виде жира. Их печень станет невосприимчивой к инсулину, и ожирение разовьется даже при потреблении меньшего количества калорий.

Тот же каскад может развиться и из-за эндотоксина. Бельгийские ученые во главе с Патрисом Кани вводили мышам небольшие дозы эндотоксина. От этого печень животных стала невосприимчивой к инсулину. После этого у них развилось ожирение, а за ним – диабет. Это указало на возможное участие микробиомы в качестве одного из основных факторов в развитии ожирения у людей, которое дополнительно усугубляется неправильным питанием и перееданием. «Следующее открытие было как гром среди ясного неба, – пишет Веласкес-Манофф. – Добавление в пищу растворимой растительной клетчатки, известной как олигосахариды, которая содержится в бананах, чесноке и спарже, предотвратило развитие всего каскада, а также выработку эндотоксина, воспаление и диабет». Кони нашел средство предотвращения вреда, эффект которого в чем-то напоминал действие апельсинового сока, которое в свое время обнаружил Дандона: клетчатка. Когда определенные виды растворимой клетчатки доходят непереваренными до толстой кишки, где живут все микробы, которые принимают участие в процессе пищеварения, эти бактерии перерабатывают клетчатку как пищу. Так, пребиотики – это необходимый материал для создания здоровой микробиомы, и этот материал остановил всю последовательность развития заболевания в самом начале. Клетчатка не содержит калорий, но как только ее перерабатывают микробы, в процессе вырабатываются полезные вещества, в том числе уксусная и масляная кислоты, витамины группы B и витамин K. (Также стоит вспомнить наблюдение за мышами в Вашингтонском университете, когда при пересадке нормальным грызунам микрофлоры мышей с ожирением, у нормальных развилось ожирение, хотя они и не переедали.) Ниже мы приводим список выводов из этого исследования.

• Жирная, насыщенная углеводами пища способствует проникновению в кровоток веществ, которые вызывают воспаление.

• Эндотоксин и другие вредные молекулы, которые вырабатываются определенными видами бактерий, могут проникать сквозь стенки кишечника.

• Если это произойдет, запустится иммунный ответ с последующим воспалением.

• Помимо всего прочего, воспаление повышает уровень сахара в крови и нарушает инсулиновую реакцию печени.

• Когда это происходит, может развиться ожирение, даже если рацион не содержит много калорий.

• Апельсиновый сок и растворимая клетчатка восстанавливают здоровую сбалансированную микробиому и останавливают последовательность заболевания, которое развивается из-за «синдрома дырявой кишки».

Многие ученые считают, что связь между кишечником и воспалением указывает на основной источник происхождения многих хронических заболеваний, а не только ожирения. Сейчас они тщательно исследуют связь воспаления с диабетом, гипертонией, сердечно-сосудистыми заболеваниями и раком. «Если мы будем заботиться о своей микробиоме, она позаботится о нашем здоровье, – сказал Кани. – Я хотел бы закончить беседу одной фразой: „Мы верим в кишечник“».

При исследовании микробиомы важность связи между кишечником и воспалением возрастает. Китайский микробиолог Липин Чжао рассказал журналу «Science» в июне 2012 г. свою историю, которая была частью исследований, связанных с микробиомой. В статье «My Microbiome and Me» Чжао представил себя в виде подопытной морской свинки, которой удалось обратить развитие ожирения, снизить уровень «вредного» холестерина и повышенное артериальное давление, когда он включил в свой рацион цельные злаки, а также еще два продукта, которые считаются полезными в Китае, – китайскую горькую тыкву и батат. За два года он потерял почти 20 килограммов, и это было впечатляюще, но Чжао заподозрил связь воспаления с развитием ожирения в 2004 г. Крайне важно, что в его случае Faecalibacterium prausnitzii — бактерия с противовоспалительными свойствами – размножалась в его кишечнике и процент ее популяции от общей микрофлоры кишечника Чжао вырос.

Эти изменения побудили его сосредоточиться на роли микробиомы в этом процессе. После испытаний на мышах начались испытания на людях. Один из пациентов с ожирением, угрожавшим его жизни, весил около 175 кг в возрасте 26 лет. У него начались те же признаки улучшения здоровья, что и у самого Чжао, и ему удалось сбросить более 45 килограммов за год. И снова благодаря этой бактерии. Около трети от общей микробиомы этого пациента составляла одна-единственная бактерия Enterobacter cloacae, известная своей способностью вызывать воспаление. На диете Чжао ее популяция значительно сократилась, а бактерии с противовоспалительными свойствами размножились.

Отслеживать определенные процессы развития заболевания и «вредных» микробов, может быть, и не обязательно, чтобы остановить ожирение. В одном из исследований изучили четыре пары однояйцевых близнецов, в которых один был худым, а второй страдал ожирением. Мышам пересаживали микроорганизмы от второго близнеца в паре, и у зверьков, которым пересадили микрофлору близнеца с ожирением, тоже развивалось ожирение, и их жировой слой был даже толще. Последствия этого открытия для вашего питания мы подробно рассмотрим в главе, посвященной образу жизни.

Эта книга рассказывает о генах, а не о микробиоме, но если не рассказать о ней, дальнейший разговор о генах будет невозможен. Ваша микробиома, по сути своей, – ваш второй геном. Но, в отличие от собственного генома, ваша микробиома может переходить к другим при занесении в их организм ваших бактерий. И пусть это прозвучит грубо, но обмен бактериями при половом контакте может улучшить популяцию микрофлоры. Некоторые эволюционисты дошли до предположений, что все человеческое общение развивалось для лучшего обмена микробами. Определяющим фактором вполне может быть сопротивляемость инфекциям и пищевым токсинам. У травоядных животных микробиома приспособлена для переваривания растительной пищи, но сырое мясо животного, например, убитого львом, полно паразитов, болезнетворных микробов и токсинов, поэтому микробиома хищника защищает его от этого. В ходе эволюции человека наша сопротивляемость заболеваниям поднялась до максимума и достигла современного уровня.

При благополучии геномов кишечных организмов, число которых во много раз превышает наши собственные гены, микробиома оказывает значительное влияние не только на пищеварение и обмен веществ. Наибольший интерес представляет, пожалуй, связь кишечника и мозга. Д-р Кристин Тара Петерсон, подробно изучавшая вопрос (она также работала в центре Чопры над перспективным исследованием микробиомы), отмечает, что кишечник содержит 100 миллионов нейронов, больше, чем спинной мозг, и вырабатывает 95 % всего серотонина в организме, а это один из самых важных нейромедиаторов, уровень которого долгое время считали связанным с депрессией.

Основным каналом связи мозга с прочими частями организма служат двенадцать черепных нервов. Один из них – блуждающий нерв, получивший свое имя от латинского слова, которое означает «блуждание». Его блуждания обширны, они начинаются в продолговатом мозге в нижней части головного мозга, проходят вниз через шею, мимо сердца и уходят в пищеварительный тракт. Около 80 % всей сенсорной информации, которая достигает мозга, передается через блуждающий нерв и его ответвления. Что нам еще более интересно, 90 % этой информации, по словам Петерсон, направляется из кишечника в мозг. «Микробиома, – отмечает она, – может влиять на психическое состояние и вызывать, например, тревожность или аутизм».

Эти зацепки очень сложно отследить, поскольку не каждая лаборатория возьмется анализировать молекулярные послания кишечника мозгу. Но понятно, что сообщение кишечника и мозга напоминает магистраль с движением в обе стороны. Бактерии в вашем кишечнике влияют на работу вашего мозга, могут изменить эмоции и даже создать риск неврологических и психических заболеваний. В свою очередь ваше настроение влияет на бактерии вашей микробиомы. Та к воплотилась идея, которую высказал выдающийся психолог Уильям Джеймс, работавший вместе с физиологом Карлом Ланге в 1880-х гг. Они утверждали, что эмоции появляются, когда мозг обрабатывает сигналы или реакции тела. В наши дни стали говорить о петле обратной связи между мозгом и телом посредством химических посланий.

Еще в 1974 г. эксперименты на детенышах обезьян показали, что отделение их от матерей сразу после рождения тяжело не только психологически – изменялась их кишечная микрофлора. Подобное исследование с новорожденными мышатами, которых отняли у матери, показало, что они стали более тревожными, чем те, которые остались с матерью. Однако когда в кишечник мышей, которых разлучали с матерью, ввели бактерии от мышей, которых не разлучали, тревожность пропала. Те же результаты очевидны и для людей. При помещении бактерий людей с синдромом раздраженного кишечника в кишечник мышей животные становились тревожными и социально неадаптированными. Эмоциональные расстройства часто связывали с раздраженным кишечником, теперь же эта связь получила материальное обоснование, а не только психологическое.

Еще одно исследование, проведенное группой голландских ученых, показало, что стресс, которому подвергаются молодые матери, способен изменить микробиому их детей. В таком случае выглядит правдоподобным и то, что хронический социальный стресс может изменять кишечные бактерии и создавать между кишечником и мозгом вредоносную петлю обратной связи, которая вызывает воспаление во всей системе, включая мозг. Справедливости ради следует отметить, что если сто лет назад медицину больше интересовал вопрос, как убивать бактерии, то теперь мы узнаем, как жить здоровой жизнью вместе с ними.

Не важно, считаете ли вы весь этот разговор о кишечных бактериях противным, и в целом простительно, если это кажется вам унизительным. Люди привыкли считать себя выше остальных живых существ, и уж точно выше микроорганизмов, самых примитивных форм жизни на Земле. Эти микробы превратились из паразитов в партнеров. Биолог-теоретик Стюарт Кауффман верно заметил: «Любая эволюция – это совместное развитие», а первопроходец квантовой физики Эрвин Шредингер заявил: «Ни одна персона не существует сама по себе… человеческое „я“ тесно связано с предками множеством факторов».

Тот факт, что наша эволюция тесно связана с микробами, можно рассмотреть и так, что это не будет унизительным. В наших телах, через наш собственный геном и геном живущих в нас микробов, проходит вся история жизни на Земле. Любой человек – биологическая энциклопедия, каждое поколение вписывает новую страницу или главу. И поскольку тело, которое вы видите в зеркале, – сама жизнь, необходимость беречь экосистему становится еще более острой, ведь экология больше не «где-то там». Выбор, что съесть на обед, теперь такая же проблема, как спасение лесов или снижение уровня парниковых газов, это самосохранение, от которого нельзя просто так отмахнуться, как от чьей-то чужой незначительной проблемы. И в этом контексте мы расскажем в следующей главе, как новое представление о своем теле ведет к перемене образа жизни и его результату – радикальному благополучию.