Аланна Коллен - 10% Human. Как микробы управляют людьми

Если во внутрикишечном сообществе микробов, наблюдаемом у больных СРТК, не обнаруживается какого-то явного инфекционного «игрока», виновного в заболевании, то почему дисбактериоз столь разрушительно влияет на работу кишечника? Ведь группы бактерий, присутствующие в кишечнике человека с СРТК, похоже, есть и в организме здоровых людей; неужели во всем виновата исключительно перемена в их численном соотношении? Пока медицина лишь ищет ответ на этот трудный вопрос, однако некоторые исследования уже выявили кое-какие любопытные факты. Хотя у больных СРТК нет язв на стенках кишечника, какие бывают при воспалительных заболеваниях, в их тканях наблюдается воспаление, которого не должно быть у здорового человека. Похоже на то, что организм пытается «вымыть» микробов из кишечника, открывая крошечные отверстия между клетками, выстилающими внутренние стенки кишки, и пропуская туда воду.

Легко понять, как нарушение микробного баланса в кишечнике может привести к СРТК. Но как быть с кишечной проблемой другого рода — чрезмерным расползанием человека в талии? Может быть, и в этом случае микрофлора — то самое недостающее звено между «входящими» и «исходящими» калориями?

В Швеции подходят к проблеме ожирения очень серьезно — на государственном уровне. Хотя в списке «толстяков» Швеция занимает лишь 90-е место в мире и является одной из самых «стройных» стран Европы, именно здесь проводится больше всего хирургических операций по шунтированию желудка. Кроме того, шведы позаботились о введении особого «жирного налога» на высококалорийные продукты, а врачи назначают слишком полным пациентам занятия гимнастикой. И еще Швеция — родина человека, который внес важнейший вклад в изучение ожирения.

Фредрик Бекхед — профессор микробиологии Гётеборгского университета, однако в его лаборатории вы увидите не чашки Петри и не микроскопы, а сотни мышей. Подобно человеку, мыши представляют собой ходячую среду обитания внушительного числа микробов, большая часть которых живет в кишечнике. Но мыши Бекхеда — особенные. Поскольку они появились на свет путем кесарева сечения, а затем содержались в стерильных камерах, на них нет ни одного микроба. Каждая такая мышь — «чистая страница», безмикробное стерильное существо, а это значит, что команда Бекхеда может в любой момент заселить их организм любым требуемым видом микробов.

В 2004 году Бекхед начал сотрудничать с ведущим мировым экспертом в области микрофлоры — Джеффри Гордоном, профессором Университета Вашингтона в Сент-Луисе (Миссури). Гордон заметил, что безмикробные мыши отличаются особенной худобой, и они с Бекхедом задумались: не оттого ли это, что у них в кишечнике не живут бактерии? Они поняли, что до той поры не проводилось серьезных исследований, объясняющих роль микробов в обмене веществ у животных. Поэтому первый вопрос, которым задался Бекхед, был очень прост: являются ли кишечные микробы причиной увеличения веса у мышей?

Чтобы ответить на него, Бекхед вырастил нескольких безмикробных мышей до зрелого возраста, а затем нанес на их шерстку содержимое слепой кишки (короткого и толстого первого сегмента толстого кишечника, от которого отходит аппендикс) тех мышей, которые родились естественным путем. Как только безмикробные мыши облизали шерстку, их кишечник заселили те же микробы, которые обитают внутри их обычных сородичей. Затем случилось нечто удивительное: они стали толстеть. Мыши не просто поправились: всего за 14 дней масса тела каждого грызуна увеличилась на 60 %! А ели они даже меньше, чем раньше.

Похоже, от колонизации мышиных кишечников выиграли не только микробы-новоселы, но и сами мыши. Всем известно, что микробы, живущие в кишках, питаются непереваренными остатками пищи, однако никто еще не пытался узнать, какой именно вклад в потребление калорий вносят участники этого «второго раунда» пищеварительного процесса. Поскольку микробы помогали мышам извлекать дополнительную энергию из съеденного корма, те могли обходиться меньшим количеством пищи. С точки зрения интересующей нас проблемы питания это действительно важный момент. Если микрофлора определяет количество калорий, которое мыши способны извлечь из пищи, то не означает ли это, что она имеет непосредственное отношение к ожирению?

Микробиолог Рут Ли, работавшая в лабораторной группе Джеффри Гордона, предположила, что микробы у тучных животных могут отличаться от микробов у худых. Чтобы выяснить это, она решила исследовать генетически тучных мышей-мутантов линии ob/ob. Эти страдающие ожирением мыши втрое толще нормальных особей своего вида. Они имеют почти шарообразную форму тела и практически непрерывно едят. На первый взгляд это какой-то совершенно особый вид мышей, но на самом деле у них имеется одна-единственная мутация в ДНК, которая заставляет их постоянно есть и жиреть. Эта мутация происходит в гене, отвечающем за образование лептина — гормона, подавляющего аппетит (и у мышей, и у людей), когда организм запасает достаточно жира. В отсутствие лептина, функция которого — сообщать мозгу о сытости, мыши породы ob/ob становятся поистине ненасытными.

Расшифровав последовательности ДНК бактерий, живущих в кишечнике мышей ob/ob, и выяснив, какие виды там представлены, Ли получила возможность сравнить микрофлору жирных и худых мышей. Оказалось, что у обеих линий преобладают две группы бактерий — бактероиды (тип Bacteroidetes ) и фирмикуты (тип Firmicutes ). Но у жирных мышей бактероидов было вдвое меньше, чем у худых, а недостающую численность восполняли фирмикуты.

Ли заинтересовало обнаруженное различие в соотношении фирмикутов и бактероидов, и она задумалась: может быть, здесь и кроется ключ к проблеме ожирения? Она сравнила микрофлору полных и худых людей — и обнаружила точно такое же соотношение: у полных людей имелось гораздо больше фирмикутов, а у худых — больше бактероидов. Казалось, что все даже слишком просто: неужели между ожирением и составом кишечной микрофлоры настолько прямая связь? И какую роль играют микробы у тучных мышей и людей: являются ли они причиной ожирения или, наоборот, лишь его следствием ?

Выяснить это удалось третьему участнику лабораторной группы Гордона — работавшему над докторской диссертацией Питеру Тернбау. Тернбау обратился к тем же генетически тучным мышам, что и Ли, только он пересадил их микробов безмикробным мышам. Одновременно он пересадил второй группе подопытных безмикробных мышей микрофлору нормальных худых мышей. Мышам из обеих групп давали абсолютно одинаковое количество корма, однако спустя две недели мыши, колонизованные «тучной» микрофлорой, растолстели, а мыши, получившие «тощую» микрофлору, — нет.