Аланна Коллен - 10% Human. Как микробы управляют людьми

Рассмотрев статистику, отражающую состав рациона, типичного для жителей разных стран в течение последних нескольких десятилетий, можно заметить то же различие. В 1940-е годы взрослый житель Великобритании съедал 70 г клетчатки в день, а в наши дни этот показатель среди британцев упал до 20 г. По-видимому, мы стали есть гораздо меньше овощей. В 1942 году люди съедали почти в два раза больше овощей, чем сегодня, — а ведь тогда шла война и запасы еды были ограничены! Потребление свежих зеленых овощей, вроде брокколи и шпината, резко упало, и это падение продолжается. С 1940-х годов заметно снизилось потребление бобовых, злаков (включая хлеб) и картофеля — а ведь все они богаты волокнами. Сейчас мы едим гораздо меньше продуктов растительного происхождения, чем раньше.

Взглянув на гены, выявленные в микробиоме детей из Буркина-Фасо, легко понять, почему в их микрофлоре так много бактерий Prevotella и Xylanibacter — 75 % от общего числа видов. Обе эти группы содержат гены, отвечающие за выработку ферментов, которые расщепляют ксилан и целлюлозу — два трудно-усваиваемых соединения, служащих строительным материалом для стенок растительных клеток. Превотелла и ксиланибактер в кишечнике африканских детей помогают им извлекать больше питательных веществ из зерновых, бобовых и овощей, которые и составляют основную часть их рациона.

У итальянских детей и превотелла, и ксиланибактер полностью отсутствуют. Эти бактерии и не могут у них появиться, так как обоим видам для выживания требуется постоянный приток растительных остатков. Вместо них в микрофлоре флорентийских детей доминируют фирмикуты — бактерии из той самой группы, связь которой с ожирением была выявлена в нескольких американских исследованиях. В самом деле, в микрофлоре итальянских детей отношение числа фирмикутов, ассоциируемых с ожирением, к числу бактероидов, ассоциируемых с худобой, составляло почти 3:1, тогда как у детей из Буркина-Фасо наблюдалась пропорция 1:2.

По-видимому, «худой» набор кишечных микробов складывается благодаря рациону, богатому растительной пищей. Что же произойдет, если одну группу американцев посадить на животную диету, которая будет включать в основном мясо, яйца и сыры, а вторую группу — на растительную: зерновые, бобовые, фрукты и овощи? Ответ очевиден: у них изменится состав микрофлоры. У тех, кто переходил на растительную пищу, быстро возрастала численность тех бактериальных групп, которые расщепляют стенки растительных клеток, а у мясоедов уменьшалось количество бактерий, «перемалывающих» растения, зато росли ряды видов, которые расщепляют белки, синтезируют витамины и детоксифицируют канцерогенные составляющие жареного мяса. У одной подгруппы микробиом приобретал сходство с микробиомом травоядных животных, а у второй — с микробиомом, свойственным хищникам. Один из добровольцев, участвовавших в эксперименте, всю жизнь был вегетарианцем, но попал в подгруппу, которая испытывала на себе мясную диету. Раньше у него было очень много превотелл, но, как только он начал есть мясо, их численность сразу упала, а уже четыре дня спустя в его микрофлоре стали господствовать микробы, предпочитающие животные белки.

Столь быстрая приспособляемость наглядно демонстрирует пользу, которую приносит нам симбиоз с микробами, когда речь идет об употреблении пищи, доступной в тот или иной момент. С помощью своих легко приспособляющихся микробов наши предки, надо полагать, извлекали максимум пользы из растительной пищи в урожайную пору и из мяса, когда удавалось подстрелить зверя или приходило время забить домашний скот. Возможность вовремя «подключить» к игре нужных союзников чрезвычайно полезна, особенно если в рацион входят какие-нибудь необычные компоненты. Например, у японцев в кишечнике встречаются микробы с такими генами, которые вырабатывают особые ферменты для расщепления углеводов из морских водорослей. Поскольку водоросль из рода порфира ( Porphyra ), известная также под японским названием «нори», составляет немалую долю рациона японцев и является основой любимого ими суши, один из представителей типичной для японцев микрофлоры, Bacteroides plebeius , просто-напросто «украл» гены, отвечающие за особый фермент порфираназу, способствующую перевариванию нори, у бактерии другого вида — Zobellia galactinivorans , которая питается водорослями. Вероятно, очень многие виды микробов и микробных генов, позволяющие нам усваивать различные типы пищи, изначально заимствовали свойства у других бактерий — тех, что питаются ею сами. Высказывались предположения, что наш союз с домашним скотом стал таким полезным и выгодным не только потому, что мы стали получать больше молока и мяса, но еще и потому, что парнокопытные друзья поделились с нами своими «травоядными» кишечными микробами, способными переваривать растительные волокна.

Если мы соглашаемся с тем, что важную роль в эпидемии ожирения играет резкое сокращение клетчатки в рационе, это вовсе не означает, что жир и сахар тут совсем ни при чем. В любом рационе с повышенным содержанием жира и сахара неизбежно понижается содержание других питательных макроэлементов — сложных углеводов. Поскольку волокнистая пища представляет собой преимущественно углеводы, в том числе некрахмалистые (нерастворимые в воде) полисахариды вроде целлюлозы и пектина и стойкие крахмалы (которые содержатся, например, в зеленых бананах, в цельных зернах, семенах и даже в рисе и горохе, вначале сваренных, а затем охлажденных), то увеличение доли жира и сахара в рационе означает снижение содержания клетчатки. Быть может, наш рацион виноват в том, что мы толстеем, но вовсе не из-за избытка жира и сахара, а из-за недостатка волокон?

Давайте вспомним Патриса Кани из второй главы, профессора кафедры диетологии и метаболизма Лёвенского католического университета в Бельгии. Это он обнаружил, что у худых людей имеется гораздо больше бактерий Akkermansia muciniphila , чем у полных. Он выяснил, что аккермансия, по-видимому, способствует укреплению кишечных стенок — отчасти потому, что заставляет их вырабатывать больше густой обволакивающей слизи. Таким образом, эта бактерия мешает бактериальной молекуле ЛПС пробираться сквозь стенки кишечника и попадать в кровь, где она вызывает воспаление в жировых тканях, что приводит в итоге к нездоровому набору веса.

Решив, что аккермансия может оказаться полезной для похудения (или по крайней мере для предотвращения дальнейшего набора веса), Кани попробовал скормить эти бактерии мышам. Результат оказался поразительным. У мышей не просто понизился уровень ЛПС — они действительно похудели. Однако добавление аккермансий в рацион — лишь временное решение хронической проблемы: без многократных «дозаправок» количество этих бактерий сокращается. Но как же нам сохранять их в нужных количествах после того, как они у нас завелись? И, что еще актуальнее, как увеличить ту популяцию аккермансий, которая у нас, возможно, уже имеется?