Когда кишечный микробиом может считаться здоровым?
Чтобы сохранить здоровье кишечного микробиома, нужно прежде всего знать, что он собой представляет.
Поскольку кишечный микробиом является экосистемой, на него полезно взглянуть глазами эколога. Представьте, что тело – это ландшафт, а различные части тела – отдельные зоны, где обеспечивается своя среда обитания для микроорганизмов. Эти зоны бывают разными: от влагалища, где обитает всего несколько видов микроорганизмов, до рта с огромным множеством разнообразных микроорганизмов. Даже внутри пищеварительной системы существуют различные зоны: желудок и тонкая кишка относятся к местам с небольшим разнообразием микроорганизмов, а в толстой кишке живет больше разнообразных микроорганизмов, чем в любом другом месте организма.
Когда я попросил эколога и моего коллегу по университету Даниэля Блумштейна описать здоровое экологическое состояние, он напомнил мне, что в естественной среде обитания устойчивых здоровых состояний может быть несколько. Другими словами, все экосистемы характеризует несколько устойчивых состояний. А в случае микробной экосистемы человека одни устойчивые состояния связаны со здоровьем, другие – с болезнью.
Концепция устойчивых состояний в рамках экологической системы всегда напоминает мне один из моих любимых маршрутов в Калифорнии. Когда я еду из Санта-Барбары в Монтерей по Калифорнийскому шоссе № 1, я с удовольствием смотрю, как покатые золотистого цвета холмы с дубами и виноградниками при приближении к побережью Тихого океана сменяются высокими горами и долинами. В формировании этого красивого пейзажа участвовало множество факторов – реки, землетрясения, тектоника плит, погодные условия и даже животные, которые жили в этих местах на протяжении тысяч лет. А теперь представьте, что вы с высоты бросаете на этот ландшафт гигантский шар и смотрите, куда он покатится. Легко предвидеть, что в долинах и других низких местах этой местности шар будет останавливаться. Чем глубже впадины, тем больше усилий нужно, чтобы перекатить его через ближайший холм в соседнюю долину. Когда шар в низине, он находится в стабильном состоянии, и чем низина глубже, тем более устойчиво это состояние.
С помощью средств трехмерной графики экосистему микроорганизмов пищеварительного тракта можно представить в виде холмистого ландшафта. Тогда о величине усилия, которое потребуется, чтобы вкатить шар вверх по склону, откуда он попадет в следующую низину, то есть перейдет из одного временно устойчивого состояния в другое, можно судить по расстоянию от первой низины до вершины холма. По мнению микробиолога Дэвида Релмана из Стэнфордского университета, самые стабильные состояния микроорганизмов в пищеварительном тракте – аналоги долин и низин – у людей наблюдаются либо в состоянии оптимального здоровья, либо при хронической болезни.
Как и природные ландшафты, ландшафт микробиома ЖКТ определяется множеством факторов. Среди самых значимых – генетическое строение и то, как эти гены менялись под влиянием раннего жизненного опыта, положительного и отрицательного. Важную роль также играют активность иммунной системы, пищевые привычки, образ жизни, окружающая среда и природа уникальных реакций ЖКТ, которые отражают установки сознания.
Состав микробиома пищеварительного тракта изучался в ходе нескольких долговременных исследований. Судя по их результатам, переходы из одного состояния в другое могут вызываться изменениями диеты, сбоем в иммунной системе, а также применением лекарств, в частности антибиотиков. Эти переходы могут быть временными, когда организм быстро возвращается в обычное здоровое состояние, и постоянными, которые ведут к возникновению хронической болезни. Таким образом, в зависимости от микробного пейзажа в ЖКТ индивид может испытать длительный дискомфорт после кишечной инфекции или всплески уровня сахара в крови после десерта, отражающие временные состояния нездоровья организма. Именно микробный пейзаж определяет, кто больше выиграет от перехода на здоровую диету или от приема пробиотиков, а кто окажется более чувствительным к воздействию антибиотиков.
Разнообразие. Общепринятый критерий здоровья микробиома – обилие и разнообразие видов составляющих его микроорганизмов. Как в природных экосистемах, большое разнообразие микробиома означает устойчивость к возмущающим факторам, а незначительное – уязвимость. Чем меньше число видов микроорганизмов, тем ниже способность противостоять возмущениям – инфекциям (вызываемым патогенными бактериями, вирусами или патобионтами, обитающими в ЖКТ), плохому питанию или нежелательному воздействию лекарств.
Из этого правила есть несколько явных исключений. Например, разнообразие микроорганизмов в кишечной микробиоте новорожденного и во влагалище, по вполне понятным причинам, является незначительным. Микробиота новорожденного должна гибко реагировать на происходящее, чтобы во время раннего периода программирования создать уникальный для каждого человека паттерн сообщества микроорганизмов пищеварительного тракта. А вагинальной микробиоте гибкое реагирование нужно для того, чтобы корректировать ее состояние с учетом уникальных задач зачатия и рождения ребенка. Природа создала умные альтернативные стратегии для обеспечения стабильности этих уникальных мест обитания микроорганизмов и их защиты от инфекций. В обоих этих микробиомах преобладают лактобактерии и бифидобактерии. Эти бактерии вырабатывают много антимикробных веществ и обладают уникальной способностью: они могут производить достаточное количество молочной кислоты для создания кислой среды, враждебной для большинства других микроорганизмов и патогенов.
У человека с незначительным разнообразием и относительно нестабильными сообществами микроорганизмов ЖКТ, то есть с высоким риском заболеваний, признаки болезни могут никогда не проявиться. Однако, когда такой микробиом нарушается, вероятность болезни серьезно возрастает. Выходит все больше научных работ, авторы которых утверждают, что такие болезни, как ожирение, воспалительные заболевания кишечника и другие аутоиммунные расстройства, связаны с уменьшением разнообразия микробиоты пищеварительного тракта – часто в результате повторяющегося воздействия антибиотиков. В будущем в этот список могут быть включены и другие заболевания.
К сожалению, взрослому человеку проще понизить разнообразие кишечных микроорганизмов (например, принимая антибиотики), чем повысить его сверх того уровня, который установился в течение первых трех лет жизни (и тем самым повысить устойчивость к болезням и укрепить здоровье). Как показывают исследования, сколько бы таблеток с пробиотиками вы ни приняли, сколько бы ни съели кислой капусты и какой бы полезной диете ни следовали, состав микробиома и уровень его разнообразия будут оставаться относительно стабильными.
Однако даже в этом случае нет причин сдаваться и плыть по течению. Мы знаем, что вмешательство пробиотиков может способствовать здоровью пищеварительного тракта: это происходит за счет изменения метаболитов, которые производит микробиота. Подобное влияние пробиотиков на здоровье микроорганизмов ЖКТ может быть более сильным, особенно в первые несколько лет жизни, когда микробиом еще развивается, а также после значительного снижения разнообразия микроорганизмов в результате приема антибиотиков широкого спектра действия или во время хронического стресса.
Каким же образом разнообразие микробиоты пищеварительного тракта защищает нас от болезней? Дело в том, что разнообразие тесно связано с двумя важнейшими свойствами здоровых экосистем – стабильностью и устойчивостью.
Стабильность и устойчивость. У каждого человека свой индивидуальный набор микроорганизмов. Комбинация их видов остается неизменной в течение длительного времени. Эта стабильность имеет решающее значение для здоровья и ощущения психосоматического благополучия. Она гарантирует, что после воздействия возмущающего стрессорного фактора микроорганизмы пищеварительного тракта могут быстро вернуться в состояние равновесия. Благодаря этому микробиом является устойчивым.
И наоборот, у некоторых людей микробиота ЖКТ очень чувствительна к возмущениям. Гастроэнтерит миссис Стоун во время отпуска в Мексике, очевидно, объяснялся тем, что ее кишечный микробиом менее устойчив и стабилен, чем у людей, которые отдыхали в одно с нею время. Изменился ли ландшафт ее микробиома в результате хронического стресса, в котором она оказалась во время отпуска? Или пейзаж микроорганизмов становился все менее стабильным с первых лет ее жизни, когда ряд неблагоприятных событий изменил его навсегда?
Формирующаяся сейчас экологическая точка зрения на здоровье микробиоты ЖКТ принципиально отличается от взглядов, которые распространяют индустрия пищевых добавок и средства массовой информации. Их представители заявляют, что здоровый микробиом состоит из определенных популяций конкретных видов микроорганизмов. На самом деле общие у людей лишь 10 % видов микроорганизмов пищеварительного тракта. У вас с вашим другом могут быть здоровые микробиомы, но сообщества микроорганизмов, из которых они состоят, – совершенно разными. Еще раз: у микробиоты кишечника есть несколько устойчивых состояний здоровья.
Это означает, что ни один экспресс-анализ видов бактерий пищеварительного тракта, например определение соотношения Pervotella и Bacteroides или Firmicutes и Bacteroidetes, не может служить показателем ни успешного взаимодействия ЖКТ и мозга, ни состояния здоровья. Это также означает, что нет единой, подходящей для всех рекомендации относительно того, какие пробиотики следует принимать и какая диета приведет к улучшениям в каждом конкретном случае.
В то же время весьма разные микробиоты ЖКТ могут создавать очень схожие паттерны метаболитов. Вероятно, в будущем оценивать здоровье кишечного микробиома можно будет, не просто выявляя те или иные популяции микроорганизмов, а анализируя, какие гены проявляются и какие метаболические пути активны.
Не следует ожидать, что любое простое вмешательство само по себе, например определенная диета, позволит оптимизировать состояние микробиома ЖКТ. Нужно учитывать все остальные факторы, которые влияют на функционирование кишечных микроорганизмов: например, на нездоровые реакции ЖКТ, вызванные стрессом, гневом и беспокойством. То же самое верно и в том случае, если вы каждый день будете есть обогащенный пробиотиками йогурт, продолжая при этом употреблять пищу с высоким содержанием животного жира, или ненадолго включите в рацион квашеную капусту, или исключите сложные углеводы или глютен. Ни одна из этих мер сама по себе не улучшает давно нарушаемый диалог между пищеварительным трактом и головным мозгом. Каждый переход на безглютеновую диету, если у вас нет доказательств наличия глютенчувствительной целиакии, – это очередной успех индустрии безглютеновых продуктов, но в большинстве случаев такая диета не приведет к длительному положительному воздействию на самочувствие и здоровье. Сегодня ученые говорят, что изменения одной только диеты недостаточно. Человек также должен изменить и образ жизни.
