Утрата друзей: как беднеет наш микробиом
Микробы на нас и внутри нас развивались вместе с нами как ближайшие партнеры. Будучи охотниками и собирателями, наши предки кочевали с места на место со всеми своими пожитками. Первые люди ели любую сезонную пищу в регионе: мясо, корни, клубни и фрукты. Этот образ жизни сохранялся в течение более 2,5 миллиона лет где-то до конца последнего ледникового периода.
Безопасная жизнь наступила только тогда, когда мы научились контролировать огонь и готовить пищу. Нагревание над огнем убивало возбудителей, которые обитают на разлагающейся плоти. К тому же эту еду было легче переваривать, она давала много энергии. Такие изменения в образе жизни и рационе питания не обошлись без последствий: кишечник у людей сократился, а мозг увеличился. Сегодня, зная о тесной связи между микробами и развитием мозга, мы предполагаем, что и тогда внезапный рост мозга не обошелся без микроорганизмов. Это улучшило нашу способность охотиться и общаться друг с другом. Иными словами, приготовление пищи и микробы сделали нас умнее и человечнее. «Мировая революция в истории человечества» произошла около 11 тысяч лет назад: люди стали вести оседлый образ жизни и научились выращивать зерно. Только благодаря этому из маленьких племен образовались деревни, много позже – города и такие приметы цивилизации, как торговля, письменность или математика. Cельское хозяйство оказалось успешной моделью: вскоре на смену собирателям и охотникам пришли крестьяне, вместе с этим постепенно изменилось питание, а следовательно, и население кишечника. Благодаря регулярным урожаям зерновых пища стала менее разнообразной, что повлекло за собой уменьшение разнообразия населяющих нас микроорганизмов.
Фастфуд, чистые туалеты и посуда, частое мытье рук… повседневность сегодняшнего американца или европейца разительно отличается от жизни древних людей. Наш стиль жизни уже очевидно изменил состав человеческого микробиома. Теперь в общежитии в кишечнике живет намного меньше микробов, чем было у наших предков, если взглянуть на микробиом индейцев, привыкших жить изолированно на протяжении тысячелетий. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Science Advances, ученые из США и Венесуэлы нашли самое богатое разнообразие бактерий, когда-либо задокументированное у человека, в микробиоме индейцев яномама, живущих изолированно. Это поселение открыли только в 2008 году. Прежде у этих людей в изоляции тропического леса в Венесуэле не было контакта с внешним миром. Яномама тысячелетиями вели полукочевую жизнь собирателей и охотников.
Данное исследование показало, что американцы в настоящее время имеют на 40 процентов меньше бактерий. И для нас, немцев, картина будет похожей. В отличие от индейцев, у которых не было выявлено доминирующей группы бактерий, у американцев непропорционально много кожных бактерий – стафилококков и пропионий.
Итак, мы постепенно теряем своих важных «старых друзей», и с утратой бактерий их потенциальная польза для здоровья также уменьшается. С одной стороны, очевидно, существует связь между более низким биологическим разнообразием микробов, промышленным питанием и современными антибиотиками. С другой стороны, именно эти факторы западного образа жизни связаны с ростом иммунологических заболеваний и болезней обмена веществ, таких как ожирение, аллергия и диабет, как объяснила автор Домингес-Белло в своем исследовании. Ведь что-то благоприятствовало этим болезням в последние годы. Очевидно, измененный микробиом, как полагают исследователи.
До сегодняшнего дня не выяснено, каким образом сообщество микробов изменилось под воздействием западного стерильного стиля жизни и способа питания, а прежде всего – какие это имеет последствия. Какую роль играло богатое разнообразие видов в микробиоме наших предков для здоровья человека?
Остро назрела необходимость исследовать эти сложные взаимосвязи и роль бактерий в нашем микробиоме. Наглядный пример – желудочная бактерия helicobacter. Она одна из тех редких бактерий, что вообще выживают в кислой среде желудка. В 1980-х годах австралийские врачи Барри Маршалл и Робин Уоррен определили ее как причину язвы желудка. После этого они начали лечение обычными антибиотиками, что, к счастью, наполовину снизило заболеваемость язвой желудка, которую вызывает хеликобактер пилори.
Однако в то время ученые не знали, какие сложные задачи выполняет хеликобактер в нашем микробиоме. Открыть это удалось Мартину Блейзеру, профессору внутренней медицины и микробиологии в Нью-Йоркском университете. После 25 лет исследований он сделал вывод, что хеликобактер – это не патоген, а совсем безопасная бактерия-комменсал. Помогает людям регулировать уровень кислотности в желудке и самостоятельно создает среду, которая идет на пользу и ей самой, и организму хозяина. Если кислоты образуется слишком много, бактерии образуют белок cagA, так что желудок прекращает выработку кислоты. Однако у восприимчивых людей этот белок может иметь неприятный побочный эффект и способствовать язве желудка. Спустя десятилетия Блейзер установил еще одну важную функцию этой бактерии – контроль над аппетитом.
Если хеликобактер работает, то после еды в пищеварительном тракте сокращается количество гормона грелина, сигнализирующего о голоде, и мы просто перестаем есть, поскольку теряем аппетит. Но если бактерия убита антибиотиками, то этот регулирующий эффект пропадает. В результате появляется лишний вес, потому что люди дольше голодны и едят слишком много.
Два-три поколения назад более 80 процентов граждан США имели эту бактерию. Сегодня тест дает положительный результат менее чем у шести процентов американских детей. Целое поколение вырастает без хеликобактера, но с риском избыточного веса. Согласно исследованию, проведенному нью-йоркскими учеными в 1992 году среди 11 детей, у тех из них, кто получал антибиотики в течение первых шести месяцев жизни, было на 20 процентов больше шансов к трехлетнему возрасту получить избыточный вес. В Германии маленьких детей тоже часто лечат антибиотиками. Согласно исследованию Фонда Бертельсманна, в 2009 году каждый второй ребенок в возрасте от трех до шести лет получал такие лекарства. Это значит, что быстрое исчезновение хеликобактера пилори и других видов бактерий из микробиома человека вместе с доступными калорийными продуктами и низкой физической активностью может вызвать всемирную эпидемию ожирения. Блейзер говорит: «Мы до сих пор не знаем, в какой степени ожирение можно объяснить изменением микробного сообщества. Но я убежден, что ролью микробов нельзя пренебрегать».
Лечение антибиотиками – это не единственная причина беспрецедентного переворота в нашем микробиоме, который происходит в настоящее время. Подумайте только о тенденции рожать с помощью кесарева сечения. Такие роды препятствуют прохождению через родовые каналы важных бактерий-комменсалов, например лактобактерий из влагалища матери, которые помогают ребенку переваривать грудное молоко. В Соединенных Штатах и Германии в настоящее время 30 процентов детей рождаются в результате кесарева сечения. В отличие от естественной колонизации материнскими бактериями во время родов, эти новорожденные получают случайный набор микробов из воздуха в родильном зале. Даже спустя годы микрофлора детей, появившихся на свет посредством кесарева сечения, имеет отклонения, что влечет за собой последствия: они чаще страдают ожирением в детском и подростковом возрасте.
К тому же много где в мире детей тоже становится меньше. Если у ребенка мало или вовсе нет братьев или сестер, то он лишается важных источников обмена микроорганизмами. Даже наша чистая вода, спасая ежегодно от инфекций миллионы жителей планеты, уменьшает в то же время разнообразие полезных бактерий, которые призваны с нами взаимодействовать. Таким образом, людей, которые живут в бедной микробной среде, становится все больше. И мы за это расплачиваемся.
