Мартин Блейзер - Жизнь после антибиотиков. Чем нам грозит устойчивость бактерий к антибиотикам и нарушение микрофлоры

Исследователи проекта взяли много мазков изо рта. Некоторые семейства, например Veillonella, Streptococci и Porphyromonas , оказались распространены во многих частях тела, но распределены были по-разному. Другие организмы, напротив, населяли ограниченное пространство.

Самая богатая микроорганизмами зона во рту – десневая борозда , место между зубами и деснами. Она просто кишит ими, причем многие анаэробны – не любят кислород {27} 27 «…не любят кислород» (см. с. 31): Микробный состав десневой борозды очень обширен; по плотности он не уступает толстой кишке, а разнообразие бактерий огромно. (I. Kroes et al., “Bacterial diversity within the human subgingival crevice,” Proceedings of the National Academy of Sciences 96 [1999]: 14547–52; and ibid.). Именно в этом пространстве между зубами и деснами развивается периодонтит, и мы надеемся, что лучше разобравшись в микробной популяции и ее динамике, мы сможем лучше предотвращать или лечить эту болезнь, часто приводящую к потере зубов. , даже погибают из-за него. Может показаться странным, что у нас во рту, где постоянно находится воздух, в котором, естественно, содержится кислород, живут бактерии, которые к нему очень чувствительны, но это так. Значит существуют особые ниши, в том числе очень маленькие, где могут жить и процветать анаэробные бактерии.

Вам когда-нибудь было интересно, почему с утра изо рта пахнет иначе, чем днем? Все потому, что во время сна вы в основном дышите носом. Воздухообмен во рту замедляется, и популяция анаэробных бактерий растет. Они вырабатывают химические вещества, в том числе летучие, которые и вызывают «утренний запах». Чистя зубы, вы удаляете частички пищи и уничтожаете целые популяции бактерий. Общее количество уменьшается, пропорции меняются. Этот цикл продолжается и в течение дня.

Микробы вызывают запахи не только во рту, но и везде, где они есть. В некоторых местах, например в подмышках и паху, концентрация очень высока, причем в популяциях доминируют микробы, производящие особенно пахучие вещества. Хотя сейчас с этим борются целые отрасли промышленности, их наличие не случайно. Начиная с насекомых, микробные запахи показывают, кто мы такие: кто – друзья, кто – родные, кто – враги, кто – любимые, кто – потенциальные партнеры по спариванию, а еще говорят, какое время лучше всего подходит для этого. Матери знают, как пахнут их дети, и наоборот. Запах очень важен, и по большей части создают его микробы. Он определяет даже привлекательность для комаров {28} 28 «…даже привлекательность для комаров» (см. с. 31): N. O. Verhulst et al., “Composition of human skin microbiota affects attractiveness to malaria mosquitoes,” PLOS ONE 6 (2011): e28991. ! Поняв, как именно все это работает, мы сможем воспользоваться информацией, чтобы стать невидимыми или даже отвратительными для этих вредителей. Но я отвлекся.

Итак, над вашей пищей во рту поработали зубы, слюна, ферменты и дружественные бактерии. Дальше пищевод – длинная трубка, отделяющая рот и глотку от желудка. До 2004 года никто и не подозревал, что там живут бактерии – до того, как нашли богатое микробное сообщество из десятков видов {29} 29 «…сообщество из десятков видов» (см. с. 32): Z. Pei et al., “Bacterial biota in the human distal esophagus,” Proceedings of the National Academy of Sciences 101 (2004): 4250–55. До того, как мы опубликовали эту статью, никто не думал, что в пищеводе могут постоянно обитать бактерии – считалось, что бактерии проходят там лишь по пути изо рта в желудок. .

Затем еда попадает в желудок, где начинается переваривание с помощью желудочного сока и пищеварительных ферментов. Несмотря на кислую среду, бактерии живут и там, в том числе вышеупомянутая H. pylori , которая, если уж присутствует, то обычно доминирует. Другие виды встречаются в меньшем количестве. Ваш желудок производит гормоны, как железа, – например, щитовидная. Стенки содержат иммунные клетки, которые помогают бороться с инфекцией как селезенка, лимфатические узлы или толстая кишка. H. pylori играет роль в производстве желудочного сока и гормонов, в состоянии иммунной системы.

Следующая остановка – тонкая кишка, длинная трубка, содержащая основные элементы: детергенты, ферменты, транспортеры – для разложения и впитывания пищи. Именно там вы перевариваете большую часть еды. Бактерий там сравнительно мало – возможно потому, что излишняя микробная активность может помешать ключевым функциям – перевариванию и усвоению питательных веществ.

В конце концов, то, что осталось от еды, достигает толстой кишки, где бактерии живут от стенки до стенки. Там как раз располагается подавляющее большинство микроорганизмов вашего тела. Количество просто потрясает. В одном миллилитре содержимого толстой кишки (а ее объем – несколько тысяч) их больше, чем людей на Земле. Это целая вселенная микроорганизмов, плотно упакованных, химически активных, сопровождающих вас в течение жизни. Такая ситуация может показаться неизбежной сделкой: мы даем им еду и жилье, а они за это поддерживают нас. Но такое упрощение не полностью верно. Тысячи людей теряли толстую кишку и все содержащиеся в ней бактерии из-за болезней или травм, но при этом многие потом прожили несколько десятков лет вполне здоровыми. Так что, хотя этот океан бактерий очень полезен, он не жизненно необходим. (Повторюсь: этого нельзя сказать обо всем микробиоме в целом; полная его потеря скорее всего обернется катастрофой.)

Микробы в толстой кишке разлагают волокна и переваривают крахмал. В каком-то смысле все, что дошло до конца вашей тонкой кишки, будет исторгнуто из организма, потому что вы это переварить не смогли. Голодные бактерии много чего усваивают, переваривают и превращают в еду – в основном, чтобы прокормить себя. Но некоторые вещества, произведенные ими, в частности молекулы, которые называются короткоцепными жирными кислотами, все же идут в пищу нам – начиная с клеток стенки толстой кишки. Кормят хозяина своей «гостиницы».

До 15 % калорий из еды перерабатываются в толстой кишке и используются, чтобы кормить вас. Как и все микробы, ее обитатели не просто случайные гости – мы эволюционировали, помогая друг другу. У всех млекопитающих, даже тех, чьи последние общие предки жили десятки миллионов лет назад, есть заметное сходство между типами кишечных бактерий и их функциями {30} 30 «…между типами кишечных бактерий и их функциями» (см. с. 33): Мы теперь можем с помощью новых вычислительных инструментов построить семейные древа растений и животных; то же самое мы можем сделать и для бактериальных популяций, живущих в разных экологических нишах. Мы можем сравнить состав микробных популяций пресноводных прудов и океанов. (Неудивительно, что они весьма разные.) Когда подобные инструменты применяют для изучения состава кишечных микробов, например в мышах и людях, то мы видим очень заметные параллели (R. E. Ley et al., “Worlds within worlds: evolution of the vertebrate gut microbiota,” Nature Reviews Microbiology 6 [2008]: 776–88). На более высоких таксономических уровнях, начиная с типа, мы почти одинаковы, но, спускаясь по филогенетической лестнице, разница становится все больше, и наконец на уровне вида мыши уже сильно отличаются от людей. В каком-то смысле эти микробные сходства и различия отражают нашу эволюцию от общего предка к разным видам – Mus musculus и Homo sapiens – а также наше генетическое наследие. Да, даже обитающие в нас микробы снова напоминают нам, что «онтогенез повторяет филогенез» – эту концепцию эволюционной биологии я выучил еще в школе, задолго до того, как начал понимать, что же вообще такое эволюция. .