Микроорганизмы, необходимые для здорового начала жизни

Много лет назад, только еще начиная свою исследовательскую карьеру, я стал свидетелем поразительного события, которое и сегодня заставляет меня задумываться о микроорганизмах – попутчиках нашей жизни. Однажды во время зимних каникул в университете мне посчастливилось присоединиться к экспедиции кинодокументалистов, которые снимали фильм об индейцах яномамо. Яномамо живут в верхнем течении реки Ориноко, в тропических лесах Бразилии и Венесуэлы. Как-то лунной ночью я не мог заснуть и долго лежал в гамаке возле жилища яномамо, слушая звуки джунглей. Услышав поблизости какой-то шум, я встал из гамака, сделал несколько шагов в сторону окружающего поселок леса и увидал пятнадцатилетнюю местную женщину, которая, сидя на корточках над положенным на землю большим листом банана, почти в полной тишине рожала ребенка. Ребенок появился, и она перерезала пуповину каким-то острым предметом.

Этот младенец появился на свет самым естественным образом, без помощи или вмешательства медиков, и все произошло так тихо, что, казалось, никто во всей деревне этих родов даже не заметил. Условия были далеки от тех, какие создают в современных родильных домах, которые я видел во время медицинской практики: никакой стерильной среды, никаких акушерок и гинекологов, которые первым делом обработали бы влагалище матери антисептическими средствами, очистив его от микроорганизмов. Новый индеец племени яномамо, появляясь на свет, не только подвергся воздействию вагинальной микробиоты матери, но и всех микроорганизмов, обитавших на ее руках (немытых и не обработанных санитарными средствами), на листе банана и на земле, открывавшейся там, где заканчивался этот лист. Тем не менее в течение следующих недель этот ребенок, которого обнимали оба родителя, выглядел абсолютно здоровым.

В западном мире рождение ребенка происходит, конечно, совсем иначе, и корни этого различия уходят далеко в прошлое. В начале XX в. французский педиатр Анри Тиссье высказал предположение, что человеческий плод развивается в стерильной среде и первый контакт с микроорганизмами происходит во время родов, когда младенец контактирует с вагинальной микробиотой. Эта точка зрения не подвергалась сомнению более ста лет, но сегодня у нас есть веские основания в ней сомневаться.

Даже при здоровой беременности кишечные бактерии матери, большинство из которых являются полезными, появляются, как стало недавно известно, в крови пуповины, амниотической жидкости, меконии и на плаценте. По мере приближения родов вагинальная микробиота энергично меняется, и это значительные перемены. Разнообразие видов микроорганизмов уменьшается, возрастает число лактобацилл, которые обычно живут в тонкой кишке. Во время родов ребенок, появившийся естественным образом, подвергается воздействию вагинальной микробиоты матери (в том числе лактобацилл), которая и становится основным источником микроорганизмов, колонизирующих его кишечник. Именно так состав вагинальной микробиоты матери создает основу для совокупности кишечных микроорганизмов, которая сохранится затем на протяжении всей жизни человека. Микробиоты ЖКТ матерей также снабжают новорожденных детей основной частью их метаболического механизма – именно они формируют у ребенка способность переваривать молочные сахара и специальные карбогидраты грудного молока.

Поскольку вагинальная микробиота может с самого начала помочь желудочно-кишечному тракту новорожденного функционировать, как это свойственно здоровому организму, ученые задаются вопросом, не ставит ли кесарево сечение под угрозу будущее здоровье головного мозга новорожденного? Удивительно, что в таких странах, как Бразилия и Италия, доля младенцев, рожденных при помощи кесарева сечения, выше доли тех, кто появляется на свет естественным образом, хотя исследователи пока ничего не знают о долгосрочных последствиях отсутствия вагинально опосредованного программирования кишечной микробиоты младенца для развития его мозга. Пока лишь известно, что кишечник младенцев, появившихся при помощи кесарева сечения, колонизируют не вагинальные микроорганизмы матери, а микроорганизмы, обитающие на коже матери, акушерок, врачей и медсестер, а также других новорожденных, находящихся в родильном отделении. Также известно, что столь важным для здоровья и полезным бактериям, как бифидобактерии, требуется больше времени, чтобы колонизировать кишечник «кесаренка», чем кишечник младенца, рожденного естественным образом. Мы также знаем, что опасный кишечный микроорганизм Clostridium difficile с большей вероятностью разовьется у детей, появившихся при помощи кесарева сечения, чем у детей, родившихся естественным образом. Более того, такие дети с возрастом становятся все более склонными к ожирению. Ученые подозревают, что кесарево сечение также может сделать ребенка с самого рождения более уязвимым к изменениям в пищеварительном тракте и головном мозге, а также к серьезным заболеваниям мозга, в том числе к аутизму. Причины и механизмы всех этих явлений сейчас исследуются. Наконец, из результатов важного исследования на мышах, проведенного группой Блейзера, мы знаем, что временные нарушения кишечной микробиоты в раннем периоде жизни, вызванные даже небольшими дозами антибиотиков, могут иметь долгосрочные последствия во взрослом возрасте, в частности риск ожирения от склонности к еде с высоким содержанием жиров.

Адаптированные для выживания

Выживание вида является одним из догматов эволюции, и природа запрограммировала каждый вид так, чтобы он смог этого добиться. Именно благодаря этому программированию человек и его животные предки выживали на протяжении миллионов лет. В этой главе описывается несколько механизмов, с помощью которых стресс, пережитый на раннем этапе жизни, может повлиять на головной мозг и поведение животных и человека. Особое внимание уделяется растущему пониманию того, как стрессовые ситуации и стрессорное воздействие, которое пережили матери, приводят к долгосрочным изменениям в головном мозге детей. Используя различные биологические пути и механизмы, эти изменения программируют систему реакций человека на стресс, возникающий в опасном окружающем мире. Вступая в контакт с младенцем, мать изменяет сеть салиентности (salience system) в его мозге, а значит, внутренние ощущения и бессознательные реакции младенца так, чтобы в будущем он был готов к встрече с потенциально опасным миром. Изменения микробиоты влагалища матери приводят к изменениям микробиоты пищеварительного тракта младенца. Основные материнские гены, реагирующие на стресс, получают метки в виде особых химических веществ – метильных групп, что приводит к эпигенетическим изменениям, которые могут сохраняться на протяжении нескольких поколений.

Почему эволюция оставила нам механизм, который делает нас нездоровыми и несчастными? Если природа в своей мудрости использовала несколько стратегий, предназначенных для достижения одной и той же цели (а эти стратегии можно найти у многих видов, в том числе и у людей), для этого должна быть какая-то причина.

Все научные данные указывают одно и то же. Когда мать сталкивается с ситуацией, которую она считает опасной, все эти стратегии предназначены для прочного усвоения ее ребенком единственного варианта реагирования – «сражайся или убегай», а также для того, чтобы его поведение было более осторожным, менее агрессивным, а сам ребенок стал менее общительным. Даже не ведая этого, мать готовит своего ребенка к жизни в мире, который она воспринимает как опасный.

Возможно, эта система помогала людям, когда им приходилось убегать от нападавших львов или побеждать соперника в кулачном бою, как это делали наши древние предки. Несмотря на отсутствие научных данных, которые подтверждали бы эту гипотезу, она может сделать миллионы людей более устойчивыми и лучше приспособленными к враждебным условиям жизни. Ведь и в настоящее время людям, к несчастью, приходится драться, сталкиваться с голодом и стихийными бедствиями, жить во враждебной среде.

Однако тем, кто живет в относительно безопасных промышленно развитых обществах, приходится дорого платить за эти древние врожденные биологические программы. Как мы уже знаем, гиперактивность системы «сражайся или убегай» с ее повышенным числом гормонов стресса, циркулирующих по нашему организму, может привести к серьезным психическим заболеванием, в том числе к тревожным расстройствам, паническим состояниям и депрессии. Она также может вызвать неприятный набор связанных со стрессом соматических расстройств, включая ожирение, метаболический синдром, инфаркты и инсульты. Наконец, гиперреактивность оси головной мозг – пищеварительный тракт, вызванная этим программированием, может привести к хроническим расстройствам кишечника – синдрому раздраженной толстой кишки и хроническим болям в животе.

Мы пока не знаем, насколько вредно для беременной женщины беспокойство, когда за несколько дней до ожидаемых родов она застревает в автомобильной пробке или нервничает из-за приближения срока сдачи проекта или финансовых трудностей. Мы не знаем, следует ли ей вообще работать до самых родов. Как не знаем пока и того, в какой мере противомикробная обработка до и во время родов, кесарево сечение или диета и стресс молодой матери изменяют вагинальную микробиоту и угрожают здоровью ребенка. Мы не знаем, объясняется ли стремительный рост числа случаев аутизма, ожирения и других заболеваний за последние полвека радикальными переменами, которые мы внесли в жизнь наших детей. Однако очевидно, что некоторые виды материнского стресса во время беременности и семейные невзгоды в годы взросления детей мешают развитию их головного мозга и несут с собой высокие риски искажения взаимодействия головного мозга и ЖКТ. Я твердо убежден, что любое вмешательство в нормальное программирование кишечной микробиоты – стресс, которого можно было бы избежать, кесарево сечение, необоснованное применение антибиотиков и вредные привычки питания во время пренатального и постнатального периодов – может заложить основу для последующих нарушений работы оси головной мозг – ЖКТ. Причем эти изменения у ребенка долго могут оставаться незамеченными, иногда до тех пор, когда уже слишком поздно пытаться обратить ситуацию вспять. Знание этих связей и сущности основных биологических механизмов – только первый шаг. Гораздо труднее минимизировать нездоровые влияния. И в то же время есть варианты терапии, которые могут с успехом применять большинство матерей. Все достаточно просто: режим здорового питания, простые методы снятия стресса во время беременности и повышенное внимание к приему лекарств, чтобы избежать нежелательного воздействия антибиотиков.