Бактерии: друзья или враги?

Подпишись на наш Telegram
Крупнейший телеграм-медиа об экологии в РФ. Более 57 000 подписчиков
Рациональность
02 января, 2025 г.

Мы их боимся, но жить без них не можем. И если что-то пойдет не так, они могут захватить над нами контроль. Такие вот токсичные симбиотические отношения. 

Грань между здоровыми и нездоровыми отношениями иногда довольно тонкая. Как и грань между симбиозом и паразитизмом. Рассказываем, как бактерии живут вместе с людьми и как управлять своими симбионтами, чтобы они не начали управлять вами. 

Они внутри нас

«Если вы не любите бактерии, вам не повезло с планетой. Земля — это планета бактерий»  

Крейг Вентер

Как бы страшно это ни звучало, микробы — полноправные жители наших тел. Клеток микроорганизмов в нас больше, чем наших собственных. В их числе — и бактерии, и грибки, и вирусы. Все те, кто может вызвать у нас заболевания. 

Карта человеческого микробиома  

Но не такие уж они зловредные, как нам кажется. Некоторые из них, наоборот, — выгодные союзники. А без бактерий наше существование и вовсе немыслимо. Сложные клетки живут в кислородной среде, и используют этот кислород для синтеза энергии. Но сами они так бы не сумели. Утилизируют агрессивный кислород и направляют его на полезное дело специальные бактерии, которые живут прямо внутри клеток. Имя им митохондрии. 

С помощью кислорода митохондрии окисляют питательные вещества, поступающие в клетку. В процессе вырабатывается тепло и АТФ — универсальная единица энергии. АТФ — как деньги: они участвуют в любых процессах обмена. Ими митохондрии снабжают весь организм. И никто другой на это не способен. 

Но митохондрии — исключение. Так как они живут прямо в наших клетках, в «переписи» микробиома их не учитывают. Туда включили полноценные отдельные клетки, живущие в разных средах наших организмов. Например, на коже, в ротовой полости, пищеварительной и мочеполовой системах и даже в легких — хотя еще совсем недавно считалось, что легкие должны быть стерильны

Человек для бактерий — питательная среда. Но часть из этих нахлебников человека как раз кормит: они переваривают то, что наш собственный организм переварить не может. И синтезируют нужные нам микроэлементы. Например, витамины группы В и витамин К, необходимый для того, чтобы свертывалась кровь.  

Кишечная палочка

А самые опасные жильцы тренируют нашу иммунную систему. Например, кишечная палочка — Escherichia coli. Эта бактерия печально известна как патоген. Однако большинство ее штаммов на самом деле для нас безобидно. Эти пушистые представители Escherichia coli обитают прямо в кишечнике здорового человека, и наш иммунитет к ним привыкает. Поэтому, когда организм сталкивается с вредоносной кишечной палочкой, иммунная система уже знает, как ее нейтрализовать. 

Захватчики и диктаторы 

Среди бактерий есть и зловредные патогены. Например, стафилококки: они вызывают сепсис и некроз тканей, где бы ни размножались. Палочка Коха, поселившись в легких, провоцирует туберкулез, а на коже — золотуху. Множество болезней начинается по вине стрептококков: от кариеса и ангины до пародонтита и менингита. Очень опасные типы попадаются среди клостридий. Это настоящие отравители: их токсины вызывают столбняк, газовую гангрену и ботулизм. Ботулотоксин — вообще один из сильнейших органических ядов, известных науке. 

И как водится, одни из самых непримиримых борцов с этими захватчиками — их «добропорядочные» родственники. Здоровый микробиом мешает патогенам развиваться. Причем чем больше разнообразие видов, тем эффективнее защита. Патогенам просто не дают размножиться, им не оставляют питательной базы. И лучше всего их вытесняют те, кто на них похож. То есть нуждаются в той же самой «подкормке» и не готовы уступать конкурентам. 

Но в некоторых случаях даже родной, прикормленный биом может обернуться против нас. Например, если сытно кормить перестают. Bacteroides thetaiotaomicron или В. theta обычно кормят окружающих: они превращают полисахариды в питательную среду для других бактерий, живущих в нашем кишечнике. А взамен им нужен другой тип сахара — фукоза — часть его производят стенки кишечника, а часть поступает вместе с пищей. Фукоза обволакивает кишечник, защищая его от воспаления. Если же В. theta не хватает фукозы, они начинают воздействовать на стенки кишечника и «объедать» их. У человека может развиться воспаление, а в некоторых случаях — даже рак кишечника. 

Проблемы начинаются и тогда, когда какой-то из видов начинает резко доминировать над другими. Например, есть такая распространенная бактерия Akkermansia muciniphila — она составляет значительную долю кишечной микрофлоры. У людей с ожирением, аутизмом, острым аппендицитом и нарушениями обмена веществ этой бактерии обычно мало. И трансплантация A. muciniphila больным мышам улучшала их состояние: у них ослаблялось внутреннее воспаление, повышалось разнообразие полезной микрофлоры. При этом избыток этих бактерий связан с язвенным колитом и усиленным размножением патогенных сальмонелл.

В общем, все хорошо в меру: в микробиоме следует поддерживать демократию и разнообразие. Прямо как в здоровом обществе. 

Управляй микробиомом, иначе он будет управлять тобой

Еще 15 лет назад сама идея того, что наш микробиом может влиять на поведение и психическое здоровье, ученым казалась абсурдной. Но сейчас эти взаимосвязи изучаются в научных лабораториях по всему миру. И результаты поражают воображение. 

Многочисленные опыты на лабораторных животных и исследования микробиома пациентов с болезнью Альцгеймера показывают: у пациентов с Альцгеймером и без него состав микробиома различается. Более того, «пересадка» стерильным мышам — то есть мышам, выращенным без микроорганизмов-симбионтов — кишечной флоры от мышей, больных Альцгеймером, оказалась верным способом «заразить». Вскоре в мозговых тканях подопытных появлялись патологии. А подавление кишечных симбионтов антибиотиками, напротив, помогало замедлить патологические процессы в мозге. 

Один из видов лактобактерий, оказывается, отвечает у мышей за социальность: мыши без Lactobacillus reuteri оставались одиночками. Как только кишечник подопытных заселяли нужным штаммом, их поведение резко менялось: они начинали активно заводить социальные связи.

Эпилепсия тоже, оказывается, связана с дисбиозом — так в научном сообществе называют дисбаланс в микробиоме. У всех людей, страдающих эпилепсией, состав микрофлоры «здоровым» назвать нельзя. И многим пациентам, на которых не действуют таблетки, спастись от судорог помогает кетодиета, в которой почти нет углеводов, но много жиров. 

Продукты с полезными жирами

Исследования показали, что пересадка кишечных бактерий мышам-эпилептикам от мышей на кетодиете помогала справиться с судорогами. Что касается людей, прием пробиотиков с определенными штаммами бактерий снижал частоту приступов. Пробиотики также показали свою эффективность в борьбе с аутизмом, депрессией, тревожностью и т. п. 

Похоже, что состав микробиома влияет на нас комплексно. Уже есть предварительные доказательства связи кишечных симбионтов с такими состояниями организма, как старение, ожирение, диабет сердечно-сосудистые и психические заболевания. Бактерии внутри нас и на нашей коже определяют состояние иммунитета, обменные процессы, пищевые привычки и конфигурацию тела. Но это работает и в обратную сторону. Изменение рациона и привычной активности со временем меняет микробиом

Микробиом кишечника определяет даже нашу социальность. А контактируя с другими, мы обмениваемся с ними микробами. 

Рецепт здорового микробиома достаточно банален: поменьше сахара, алкоголя и ультраобработанных продуктов, побольше клетчатки, воды и физической нагрузки. И, разумеется, регулярный полноценный сон. Из наиболее неожиданных факторов — влияние близкого окружения. Оказывается, мы постоянно обмениваемся микробами со своими домочадцами. Так что растить цветущую микрофлору лучше сразу всей семьей.  

Автор: Екатерина Доильницына