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

Возможно, самая важная услуга, которую оказывают нам бактерии, – иммунитет.

Микробы – это важная третья ветвь иммунной системы. Первая – врожденный иммунитет. Он основан на том, что у большинства микроогранизмов, с которыми мы контактируем, есть схожие структурные черты, которые «видят» белки и клетки, охраняющие наши поверхности. Вторая – адаптивный иммунитет, способность к распознаванию специфических химических структур. Основа микробного иммунитета – бактерии, которые уже живут в вашем теле, долгосрочные обитатели, не пускающие вновь прибывших, используя при этом различные механизмы. Мы еще подробнее рассмотрим все эти ветви.

Взаимодействие между иммунной системой и микробами начинается при рождении и продолжается всю жизнь. Это логично. Одно из неотъемлемых свойств ваших обитателей – враждебность к непрошеным гостям. По сути, дружелюбные микробы довольны и местом жительства, и самой жизнью. Они совсем не рады пришельцам. Например, когда кто-то извне пытается закрепиться в вашем кишечнике, сначала им необходимо пройти барьер в виде желудочного сока, который убивает большинство бактерий. Его вырабатывает человек, но само производство стимулирует живущая там бактерия, например H. pylori . Если пришельцу все-таки удается добраться до кишечника, нужно найти источник еды и место, где устроиться. Но там и без того тесно. Ваши бактерии вовсе не горят желанием поделиться отвоеванным местом на стенке кишечника. А уж поделиться едой – и подавно. Так что они выделяют вещества, в том числе собственные антибиотики, ядовитые для других бактерий.

Некоторым микробам-пришельцам удается закрепиться на несколько дней, после чего они гибнут – собственно, чаще всего происходит именно так. Дело в том, что ваши микробы поддерживают достаточно стабильную ситуацию. Когда вы с кем-то целуетесь, то обмениваетесь множеством микроорганизмов. Но вскоре – через несколько минут, часов, максимум дней, – и вы, и ваш партнер вернетесь к прежнему микробному составу. Есть, конечно, исключения: вы можете получить от партнера вредные патогены. Но обычно способность сопротивляться вторжению, даже от достаточно привлекательного человека, с которым вам захотелось поцеловаться, очень высока. То же можно сказать и о половом акте. Идет обмен не только жидкостями, но и микробами, и что-то меняется в обоих носителях. Но вскоре и вы, и ваш партнер возвращаетесь в прежнее состояние, словно ничего (с микробной точки зрения) не произошло. Возможно, некоторые могут регулярно мигрировать между сексуальными партнерами, но пока что у нас нет о них данных – за исключением патогенов, у которых часто хорошо развита методика распространения между отдельными носителями.

Даже изменение диеты не слишком действует на микробы. В долгосрочной (месяцы, годы) перспективе состав кишечного микробиома человека меняется не слишком сильно {35} 35 «…состав кишечного микробиома человека меняется не слишком сильно» (см. с. 37): J. Faith et al., “The long-term stability of the human gut microbiota,” Science 341 (2013): DOI: 10.1126/science.1237439. Изучая одних и тех же людей на протяжении долгого времени, лаборатория Джеффа Гордона показала, что, хотя в организме и есть определенная доля текучки, стабильность довольно значительна. Исследование обнаружило, что 70 % микроорганизмов, живших во взрослых людях, остались в них и через год при повторном анализе. , но при этом ваш микробиом отличается от моего. В одном небольшом исследовании люди на две недели сели на средиземноморскую диету: много волокнистой пищи, цельные зерна, сухие бобы и чечевица, оливковое масло, пять порций фруктов и овощей каждый день. Она ассоциируется со сниженным риском сердечно-сосудистых заболеваний. Все сдали кровь на липиды, коррелирующие с заболеваниями сердца, и образцы стула, чтобы определить, как изменился микробный состав кишечника после диеты. Исследователи обнаружили снижение общего уровня холестерина, а также так называемого «плохого» холестерина, или ЛНП, – это просто замечательно. Но вот микробный состав после диеты не изменился никак.

У каждого человека обнаружилась собственная уникальная микробная «подпись», подобно отпечаткам пальцев. И она осталась прежней даже после манипуляций с диетой. Тем не менее в других исследованиях изменения микробной популяции оказались более значительными {36} 36 «…изменения микробной популяции оказались более значительными» (см. с. 37): Доктор Нанетт Стейнле из университета штата Мэриленд представила данные исследования сухих бобов и чечевицы на стендовых докладах Американского общества питания 23 апреля 2013 года. В других работах был заметен немедленный эффект диеты на микробиом, но общий долгосрочный состав оставался стабильным. (См. G. Wu et al., “Linking long-term dietary patterns with gut microbial enterotypes,” Science 334 [2011]: 105–8.) . Например, питание только растительной или только животной пищей влияло на микробиоту, но только на время, пока люди сидели на этой диете {37} 37 «…но только на время, пока люди сидели на этой диете» (см. с. 37): L. A. David et al., “Diet rapidly and reproducibly alters the human gut microbiome,” Nature (2013): DOI 10.1038/nature12820. . Мы не знаем, сколько нужно времени, прежде чем изменения примут постоянный характер – может быть, год. Нужно провести еще много исследований, чтобы понять, как диета воздействует на кишечных микробов. Но на данный момент кажется, что относительные пропорции различных бактерий меняются лишь в определенных границах. Сейчас исследователи пытаются выяснить их, одинаковы ли они у разных людей и насколько значительно меняются в течение жизни.

Если в вас живут 100 триллионов бактерий, а каждая – маленькая генетическая машина, сколько генов работает в ваших микробах-обитателях и что они делают?

Как мы уже обсуждали, одной из целей проекта «Микробиом человека» было секвенирование генетического материала микробов, взятых из организма молодых здоровых людей. Ученые не только провели перепись, где перечислили микробы, живущие в организмах («кто там»), но и составили список генов, которые несли эти микроорганизмы, и описали их функции («что там»). Основное открытие состоит в том, что у ваших или моих микробов миллионы уникальных генов {38} 38 «…миллионы уникальных генов» (см. с. 38): «Большая наука» в США занялась микробиомом человека; еще одна группа, изучавшая ту же тему, собралась в Европе: консорциум MetaHit. Они проделали важную работу, которая одновременно уникальна и дополняет данные «Микробиома человека». J. Qin et al. (“A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing,” Nature 464 [2010]: 59–65) показывает большую разницу в составе у разных людей. В M. Arumugan et al. (“Enterotypes of the human gut microbiome,” Nature 473 [2011]: 174–80) содержится постулат о том, что люди делятся на три большие группы в зависимости от состава их кишечного микробиома – возможно, это чем-то похоже на группы крови. Выдержит ли это типирование испытание временем и стабильны ли эти типы на протяжении жизни человека, пока неизвестно. ; по последним данным, их около 2 млн. Для сравнения, в человеческом геноме 23 000 генов. Иными словами, 99 % уникальных генов в вашем теле – бактериальные, и лишь 1 % – человеческие. Наши микробы – не просто пассажиры, а активные участники обмена веществ. Их гены кодируют полезные для них продукты. Ферменты производят аммиак или уксус, двуокись углерода, метан или водород, употребляемые в пищу другими микробами. А также множество других, намного более сложных веществ, полезных для организма – мы еще пытаемся понять, как это происходит.