Полина Лосева - Против часовой стрелки. Что такое старение и как с ним бороться

От каких именно микробов зависят жизнь и здоровье человека, до сих пор неясно. Несмотря на то что доминирующие группы бактерий у всех людей одинаковы, точный состав жителей кишечника у каждого человека свой. Он мог бы послужить не менее точным способом идентификации личности, чем отпечатки пальцев или форма ушей, если бы только его подсчет не стоил так дорого, а сам он не менялся так часто.

Известно, например, что микробиом связан [248] Suzuki T. A. & Worobey M. Geographical variation of human gut microbial composition // Biology Letters. 2014 Feb; 10 (2): 20131037. с местом жизни человека: даже в пределах одной страны по содержимому кишечника можно распознать [249] He Y. et al. Regional variation limits applications of healthy gut microbiome reference ranges and disease models // Nature Medicine. 2018 Aug; 24: 1532–1535. уроженцев разных регионов. Возможно, в этом как-то замешан тип питания – второй важный фактор, который определяет состав кишечных бактерий. Поскольку каждый микроб приспособлен к определенному типу пищи, то в зависимости от рациона разные виды бактерий будут размножаться быстрее или медленнее и получат больше или меньше шансов захватить место на стенке кишечника. Поэтому одних и те же микробов можно [250] Schnorr S. L. et al. Gut microbiome of the Hadza hunter-gatherers // Nature Communications. 2014 Apr; 5: 3654. встретить в разных соотношениях внутри мясоеда, сыроеда и сладкоежки. Говорят, что даже один день перехода с вегетарианской диеты на мясную приводит [251] David L. A. et al. Diet rapidly and reproducibly alters the human gut microbiome // Nature. 2013 Dec; 505: 559–563. к перестройке микробного сообщества.

Кроме того, состав бактерий может изменяться в зависимости от уровня и типа гормонов [252] См. п. 103. в крови. У разнополых близнецов набор микробов начинает резко различаться после полового созревания. Эти различия оказываются устойчивыми и сохраняются (по крайней мере, у мышей) даже после пересадки "мужских" микробов в женский организм.

Наконец, на бактериальный состав кишечника влияют люди, с которыми мы контактируем. Кишечные микробы могут быть так же заразны, как и их болезнетворные родственники. Поэтому, например, довольно часто можно встретить эксперименты, в которых ученые не пересаживают напрямую микробов от одной мыши к другой, а просто дают зверькам пожить некоторое время в одной клетке. А недавно, изучая крестьян на Филиппинах, исследователи натренировали [253] Brito I. L. et al. Transmission of human-associated microbiota along family and social networks // Nature Microbiology. 2019 Mar; 4: 964–971. компьютерный алгоритм предсказывать по набору бактерий, кто с кем состоит в браке.

Все эти факторы – место жительства, еда, количество гормонов и контакты с соседями – действуют одновременно, делая микробное сообщество внутри каждого человека неповторимым и заставляя его постоянно меняться. Поэтому, когда ученые говорят о патологических изменениях в бактериальном составе, и тем более о старении кишечных микробов, они имеют в виду не конкретные события – у каждого человека они будут свои, – а некоторую общую тенденцию, которую приходится вычленять среди тысяч проб и образцов.

В отличие от наших собственных клеток, микробы не стареют в классическом понимании этого слова. Они не умирают и не разрушаются, их количество остается постоянным. И никаких серьезных изменений в их сообществе в первые 70 лет жизни не происходит [254] См. п. 103. – если не считать, конечно, первого времени после появления на свет и разных заболеваний.

А потом постепенно условия жизни внутри человека меняются и микробам приходится адаптироваться к новым реалиям. Дают о себе знать [255] Vaisserman A. M., Koliada A. K., Marotta F. Gut microbiota: A player in aging and a target for anti-aging intervention // Ageing Research Reviews. 2017 May; 35: 26–45. возрастные болезни хозяина: слабое пищеварение (пища хуже перемешивается и переваривается), недоедание и истощение, прием таблеток (нередко антибиотиков). Все это бьет по бактериальному сообществу – кто-то гибнет под действием лекарств, другим просто не достается привычной еды. Меняется и характер питания хозяина: у пожилых людей начинаются проблемы с зубами, им тяжело жевать и глотать жесткую пищу, поэтому из рациона исчезают [256] O'Toole P. W. & Jeffery I. B. Gut microbiota and aging // Science. 2015 Dec; 350 (6265): 1214–1215. растительные волокна, которые так любят многие кишечные бактерии.

Наконец, свою роль играет и хроническое воспаление в тканях стареющего организма. Иммунные клетки, которые приходят на зов SASP в ткани, производят много активных форм кислорода. А те, в свою очередь, мешают жить [257] Biagi E. et al. Gut microbiota and extreme longevity // Current Biology. 2016 Jun; 26 (11): 1480–1485. анаэробным бактериям, которые привыкли к тому, что в кишечнике кислорода практически нет.

Поскольку между бактериями постоянно идет конкуренция – как между клетками в ткани – и ресурсов не хватает на всех, то с возрастом, когда правила игры меняются, она перетекает в настоящую революцию в микробном государстве. Наиболее распространенные в кишечнике бактерии – влиятельные семейства Ruminococcaceae, Lachnospiraceae и Bacteroidaceae – теряют свои позиции и уменьшаются в числе. На стенках пищеварительного тракта появляются вакантные места, и это дает шанс другим видам, которые у молодых людей годами оставались в тени, – вроде семейства Christensenellaceae, стрептококков и клостридий.

Затем в кишечнике селятся устойчивые к кислороду бактерии, которые у молодых людей появляются лишь при воспалениях. Восстанавливают свое влияние бифидобактерии, которых много только у маленьких детей, а потом они вынужденно уступили место другим группам. К пертурбациям в составе коренного населения добавляется и волна великого переселения в кишечник: в состарившуюся "столицу" съезжаются мигранты из других частей тела, например члены семейств Mogibacteriaceae и Synergistaceae из окрестностей зубов и десен.

Таким образом, микробная толпа в кишечнике становится гораздо более разнообразной и прежняя олигархия уступает место демократии. Разделение власти между основными группами бактерий может быть разным у каждого конкретного человека, но саму эту тенденцию к "смене режима" удалось проследить у пожилых людей по всему миру: от Японии и Китая до Ирландии [258] Biagi E. et al. The aging gut microbiota: new perspectives // Ageing Research Reviews. 2011 Sep; 10 (4): 428–429. и Кавказа [259] Kundu P., Blacher E., Elinav E., Pettersson S. Our gut microbiome: the evolving inner self // Cell. 2017 Dec; 171 (7): 1481–1493. .

У кишечных бактерий есть несколько рычагов влияния на нас. Все они становятся особенно действенны в старости, когда у организма меньше сил сопротивляться. Чем "власть живота" оборачивается для нас, зависит от того, кто именно захватил престол и давит на рычаги.

Во-первых, микробы работают как модераторы иммунитета. Они с детства "обучают" иммунные клетки хозяина толерантности к вторжениям извне. Это часть пакта о ненападении, который микробы заключают с иммунитетом: чтобы он их не атаковал, необходимо подавлять его активность. Согласно распространенной сейчас "гигиенической гипотезе" [260] Strachan D. O. Hay fever, hygiene, and household size // BMJ. 1989 Nov; 299 (6710): 1259–1260. , именно это защищает нас от гипертрофированной иммунной агрессии. Если ребенок с детства недостаточно много контактирует с бактериями, то иммунные клетки атакуют не только жителей кишечника, но и другие части своего организма – это называется аутоиммунными реакциями. Аутоиммунные болезни и другие проявления гиперчувствительности иммунитета действительно реже развиваются у детей, которые носят [261] Fleming J. O. Helminth therapy and multiple sclerosis // International Journal for Parasitology. 2013 Mar; 43 (3–4): 259–274. в себе паразитов или чаще встречаются [262] Kondrashova A., Seiskari T., Ilonen J., Knip M., Hyöty H. The 'Hygiene hypothesis' and the sharp gradient in the incidence of autoimmune and allergic diseases between Russian Karelia and Finland // APMIS. 2012 Nov; 121 (6): 478–493. с инфекциями (например, оттого, что ходят в детский сад).