Карин Мёллинг - Вирусы: Скорее друзья, чем враги

Результаты недавно проведенных исследований оказались пугающими. Существует точка невозврата: если микробиом человека, страдающего ожирением, претерпевает «слишком серьезные» изменения, они становятся необратимыми. Если изменения выходят за этот предел, пищевые ограничения могут не дать лечебного эффекта и возвращение к нормальному микробиому кишечника становится невозможным. Как упоминалось выше, человек имеет не только собственный геном, то есть геном человека, но и дополнительный «второй геном», состоящий из бактерий, которые населяют наш организм, добавляя миллионы генов к нашим собственным. Какую роль играют дополнительные гены? Многообразие генов в микробиоме здоровых людей в 4–5 раз больше, чем у людей, страдающих ожирением. Это явление может иметь цифровое выражение и называется «число генов». Число генов у худых людей и у людей, страдающих ожирением, существенно различается. У худых людей бактерий не только больше, но для них характерна гораздо более высокая сложность или вариабельность бактерий в кишечнике; при этом число генов составляло примерно 800 000. У пациентов с большой массой тела количество генов может снижаться приблизительно до 200 000. Низкое число генов в микробиоме означает сокращение числа различных микроорганизмов, то есть снижение многообразия бактерий. Изобилие генов стало критерием хорошего здоровья.

Возвращение к нормальному микробиому, очевидно, очень сложная задача, и ее нельзя решить только за счет ограничения потребления пищи. У людей, страдающих ожирением, микроорганизмы становятся менее сложными и «ленивыми», существуя в «роскошных» условиях в кишечнике. На фоне потребления большого объема пищи снижается скорость метаболизма микробов и уменьшается их многообразие. Это означает стресс для фагов и бактерий, лизируемых фагами. Число фагов соответственно увеличивается, что свидетельствует о нездоровом состоянии микробиома, равно как и об уменьшении многообразия бактерий.

В организме людей, страдающих ожирением, часто находятся микроорганизмы, которые очень эффективно извлекают из пищи калории – что приводит к увеличению веса. Таким образом, люди с ожирением оказываются в очень сложной ситуации, и повернуть ее вспять оказывается очень непросто. Похоже, это точка невозврата! Баланс между эубиотиками и дисбиотиками, полезной и болезнетворной микрофлорой, необратимо нарушается и приводит к устойчивым изменениям микрофлоры кишечника. Новые результаты не оставляют иллюзий у тех, кто прилагает немало усилий, чтобы похудеть, и позволяют понять, почему людям с ожирением не удается добиться своих целей. Эти результаты являются стимулом для разработки новых способов терапии, мишенью которых является микробиом и которые показаны для лечения ожирения. По крайней мере это цель многих исследователей, в частности Джоэла Доре, одного из ведущих французских специалистов по продуктам питания и микробиологии кишечника Французского национального института сельскохозяйственных исследований (INRA).

Исследования микробиома принесли еще одну неожиданность – вопрос, кто и что диктует. Каков механизм контроля регуляторной цепи? Навязывает ли микробиом человеку потребность в пище или, наоборот, человек самостоятельно решает, что и сколько есть? Вероятнее всего, человек и микробиом оказывают взаимное влияние друг на друга. Это объясняется действием «оси мозг–кишечник», коммуникативного пути между этими двумя органами. В кишечнике 500 млн нейронов, в то время как в головном мозге 85 млрд. Таким образом, между ними существует определенная взаимосвязь и коммуникация. Сигналы, посылаемые стимулирующими факторами, в частности мозговым нейротрофическим фактором (МНТФ), допамином, иммунными стимуляторами, цитокинами и метаболитами, секретируемыми кишечными бактериями, такими как масляная кислота, передаются в системе кишечник – головной мозг. В кишечнике вырабатываются 50% гормона удовольствия допамина и 95% серотонина, которые влияют на сон, память, состояние депрессии и социальное поведение человека. Известно, что морфин, который назначается как болеутоляющее средство, влияет как на кишечник, так и на головной мозг. Ось «мозг–кишечник» даже находит отражение в языке: мы принимаем решения, руководствуясь «ощущениями в кишечнике» («чутье нутром»), а когда влюбляемся, у нас «бабочки в животе»!

Микроорганизмы становятся специализированными под действием пищевых привычек хозяина и определяют, чтó человек ест и как много пищи он потребляет. Действительно ли изначально кишечник диктует свои правила и потом даже берет верх над головным мозгом? Что же является основным регулятором? Многообразие генов микробиома стало поддающимся тестированию показателем реакции на ограничение объема пищи. Образцы для подсчета микроорганизмов и фагов можно взять даже из слюны, поскольку рот и кишечник взаимосвязаны. Это будет влиять на развитие превентивной медицины. Бактерии, названные в честь немецкого бактериолога Отто Праузница, вышеупомянутые Faecalibacterium prausnitzii, являются показателем здоровья человека независимо от многообразия генов и дисбиоза (плохой микрофлоры). Это один из основных компонентов. Слишком маленькое количество этих бактерий в микробиоме кишечника на фоне недостаточного разнообразия видов бактерий является показателем неэффективности хирургического вмешательства у пациента с болезнью Крона. Таким образом, определенные штаммы бактерий очень важны для здоровья человека, как ранее упоминалось в случае с Липин Чжао.

Самый сложный микробиом был выявлен у человека из африканского племени, живущего достаточно изолированно и питающегося растительными продуктами и мясом, получаемыми из естественной среды. Сложность микробиома как стратегия выживания – об этом стоит подумать! Затем в игру вступают и вирусы: ограниченная сложность микробиома у людей с ожирением сопровождается достоверным повышением числа свободных фагов. Бактерии, находящиеся в «стрессовых» условиях, из лизогенной фазы (хроническое или устойчивое состояние), типичной для интегрированных ДНК-фагов, переходят в литическую фазу, лизируются и уничтожаются путем репликации фагов. На самом деле у людей с ожирением и менее разнообразным составом бактерий в кишечнике наблюдается повышенное количество свободных фагов. Лизис индуцируется стрессом, какой бы его вид ни наблюдался у людей с ожирением, и наряду с прочими факторами ожирение приводит к развитию хронического воспаления кишечника. Затем взаимодействие бактерий и фагов приводит к лизису бактерий, высвобождению большого количества потомков фагов и уменьшению разнообразия бактерий. Низкое число фагов коррелируется со здоровым микробиомом. В настоящее время можно подсчитать число фагов в образцах слюны в качестве диагностического экспресс-теста. И мы пришли к заключению, что низкое число вирусов, которое мы отметили у «цюрихской пациентки» после проведения ФП, является хорошим признаком – у нее произошла нормализация микробиома.