Аланна Коллен - 10% Human. Как микробы управляют людьми

Желудочно-кишечные деформации типичны для безмикробных лабораторных животных, хотя конкретные причины этого до сих пор неизвестны. Одна исследовательница рассказывала мне, что, когда она впервые препарировала безмикробную мышь, ее ужаснул размер слепой кишки: она занимала почти всю брюшную полость животного. Лишь потом она узнала, что у всех безмикробных мышей слепая кишка гипертрофирована. Их иммунная система тоже сильно отличается от иммунной системы нормальных мышей: складывается впечатление, что после рождения их организм так и не созревает. Тонкая кишка млекопитающих, колонизованных нормальной микрофлорой (в том числе людей), обычно испещрена пучками клеток — так называемыми пейеровыми бляшками, которые работают как своего рода пограничные КПП. Каждый такой «пункт досмотра» представляет собой ряд крошечных «центров оценки», куда все проходящие мимо «не свои» частицы попадают для «собеседования» с иммунными клетками: те «допрашивают» пришельцев об их намерениях и «цели поездки». Если кто-то из чужаков вызывает у «пограничников» подозрения, они начинают охотиться за другими подобными «подозреваемыми», проникшими в кишечник или даже в прочие части тела. Но в организме безмикробных животных этих «погранзастав» слишком мало, а стоящие там «солдаты» слишком плохо обучены и медлительны: они даже не успевают оповестить товарищей на других КПП о злостных нарушителях границы. С такой иммунной системой животное подвергается крайне высокому риску заражения — если только не живет внутри безопасного пузыря. И действительно, если подопытных безмикробных животных выпускают на волю из стерильных капсул, они быстро подхватывают инфекцию и погибают.

Совершенно ясно, что микрофлора оказывает сильнейшее влияние на развитие иммунной системы, резко повышая ее способность бороться с болезнями. С нормальными морскими свинками, если инфицировать их бактериями шигеллами (которые у людей вызывают понос), ничего не случается, а вот безмикробные морские свинки неизбежно умирают. Но если заселить кишечник морской свинки хотя бы одним видом нормальных кишечных микробов, уже одно это защитит ее от смертоносного действия шигеллы. Однако такой эффект можно наблюдать не только на примере животных, лишенных микрофлоры. Если животным дают антибиотики, нарушающие нормальный баланс микрофлоры, это тоже приводит к учащению инфекций. Например, после приема антибиотиков мыши уже не могут побороть вирус гриппа, если его вводят через носовое отверстие. Они заболевают, тогда как мыши, не получавшие антибиотиков, остаются здоровыми. Дело в том, что иммунные клетки и антитела, которые выявляют патогены, подлежащие уничтожению, после курса антибиотиков перестают вырабатываться в тех количествах, которые необходимы, чтобы помешать инфекции расползтись и попасть в легкие.

Это кажется очень странным: ведь антибиотики придумали для того, чтобы лечить инфекции, а не вызывать их. Однако хотя антибиотики и способны исцелить организм от какой-то одной инфекции, они не в силах защитить его от других. Лежащее на поверхности объяснение заключается в том, что, оставшись без микробов-защитников, организм становится уязвимым для атак болезнетворных микробов. Но антибиотики редко уменьшают численность имеющихся в организме защитных микробов; чаще они меняют соотношение разных видов микробов. Похоже, все решает пропорция разных представителей микрофлоры.

Первая линия обороны в кишечнике — это толстый слой слизи. В непосредственной близости от клеток, выстилающих стенки кишечника, слизь свободна от всяких микробов, но во внешнем слое обитает множество представителей микрофлоры. Такой антибиотик, как, например, метронидазол, убивает только анаэробных бактерий — тех, которые не переносят кислорода. Подобное изменение состава микрофлоры меняет поведение иммунной системы в целом. Деятельность оставшихся в живых микробов вступает в конфликт с работой тех биохимических соединений, которые производят белок муцин — слизистый секрет для защитного слоя в нашем кишечнике — на основе информации, записанной в человеческих генах. Если этот слой становится тоньше, то всевозможным микробам проще подобраться к стенкам кишечника. Когда они или их химические компоненты «перелезут через забор» и проникнут в кровоток, иммунная система мобилизует свои резервы.

Тут возникает вопрос: если антибиотики меняют работу иммунной системы, значит, принимая их, мы становимся более слабыми и болезненными? Исследование, охватившее 85 тысяч пациентов, показало, что люди, которые проходят длительный курс лечения антибиотиками от угрей, подхватывают простуду и другие заболевания верхних дыхательных путей в два раза чаще, чем пациенты с угревой сыпью, не принимающие антибиотиков. Другое исследование, проводившееся на студентах, показало, что прием антибиотиков повышает риск простуды в четыре раза.

Какова же взаимосвязь между антибиотиками и аллергиями? В 2013 году ответить на этот вопрос попытались ученые из Бристольского университета в Великобритании. Они запустили масштабный научно-исследовательский проект «Дети девяностых» ( Children of the 90s ). В рамках проекта было собрано огромное количество сведений о здоровье и социальном окружении детей, родившихся у 14 тысяч женщин, забеременевших в начале 1990-х годов. В числе прочего имелись и данные о приеме антибиотиков в младенческом возрасте. Выяснилось, что дети, которым давали антибиотики до двухлетнего возраста (а таких оказалось на удивление много — 74 %!), в среднем в два раза чаще других к восьми годам заболевали астмой. Чем больше антибиотиков принимал ребенок, тем выше были его шансы в дальнейшем заболеть астмой, экземой и сенной лихорадкой.

Однако корреляция далеко не всегда говорит о наличии причинно-следственной связи. Так, несколько лет назад ведущий исследователь антибиотиков обнаружил, что чем больше дети смотрят телевизор, тем выше вероятность развития у них астмы. Разумеется, несмотря на схожесть с результатами, полученными при изучении эффекта антибиотиков, никому не пришло в голову утверждать всерьез, что иммунную дисфункцию в легких вызывает просмотр телевизора. В действительности количество часов, проведенных перед экраном, использовалось лишь как косвенный показатель физической активности детей. Но как знать наверняка, что количество антибиотиков, полученных ребенком, тоже не является лишь косвенным свидетельством воздействия какого-то другого фактора? Например, это может указывать на степень нервозности родителей или, что еще логичнее, на то, что антибиотики назначались как раз для лечения ранних симптомов астмы. Исследователи нашли ответ и на этот вопрос, снова просчитав вероятности, но на этот раз исключив всех детей, которые страдали от хрипов и затрудненного дыхания в возрасте до 18 месяцев. Взаимосвязь по-прежнему четко прослеживалась.