Пришельцы внутри нас. Человек как среда обитания микробов и бактерий

​Знаете ли вы, что 90% клеток в теле человека принадлежат не нам, а бактериям и микробам? При этом они выполняют отнюдь не пассивную роль «транзитных пассажиров», а помогают иммунной и пищеварительной системам человека. Даже, как всегда считалось, откровенно вредные бактерии. Человек – это ходячая среда обитания микроорганизмов. Совместная с бактериями жизнь оказывает огромное влияние на состояние нашего здоровья. Результаты работы проекта «Микробиом человека», запущенного еще в 2007 году в США, стали одним из самых ярких открытий прошлого года и заделом на будущее. Полезно о них узнать и каждому из нас.

Микробиом – это то, что прежде называлось микрофлорой кишечника, теперь под этим понятием подразумевается совокупность всех даже не микроорганизмов, а микробных генов, оказывающих влияние на среду, в которой они существуют. Раньше ученые в основном изучали те микробы, которые вызывают болезни, но никому не были известны все типы микробов, которые живут у здоровых людей, а также где они живут и что они делают.Над этим в течение пяти лет работали приблизительно 200 ученых почти из 80 научно-исследовательских институтов. Они расшифровывали ДНК микробов, используя некоторые из тех методов, которые применяются в человеческой генетике. Были исследованы 242 взрослых мужчины и женщины, живущих в США. У них брали пробы с кожи, из носа, глотки, желудочно-кишечного тракта и т. д.Затем ученые проанализировали структуру взятых из 5 тысяч образцов молекул РНК, что должно было показать генетические отношения между организмами. Кроме того, они расшифровали геномы микробов и сопоставили полученные генетические последовательности с геномами известных микроорганизмов. В результате, как заявляют участники проекта, они получили самые полные на сегодняшний день данные обо всех видах микроорганизмов, обитающих в человеке.Какую функцию в организме «хозяина» выполняют микробы? Разную. Некоторые бактериальные гены производят вещества, которые приносят определенную пользу, другие же играют критическую роль в здоровье.Гены бактерий пищеварительного тракта, например, отвечают за усвоение определенных белков, жиров и углеводов. Более того, без них мы не смогли бы усваивать полезные вещества из овощей и фруктов. Так, геном Васteroides thetaiotaomicron содержит гены более 260 ферментов, расщепляющих компоненты тканей растений до так необходимой нашему организму глюкозы и других легко усваиваемых сахаров. В самом же геноме человека большинство генов, кодирующих (создающих) необходимые ферменты, отсутствует.Каждый человек обладает индивидуальным набором микробов, который зависит от того, где человек живет, диеты и массы других факторов. «У нас всех нет стандартного набора бактерий, хотя они все, кажется, устроены таким образом, чтобы выполнять одни и те же функции, – говорит участник проекта, доктор Брюс Биррен из Broad Institute Массачусетского технологического института. – Возможно, наш образ жизни и окружающая среда побуждают каждого из нас находить такое решение, которое будет работать на нас».Интересно, что человек обзаводится микрофлорой с первых дней жизни начиная с родов (бактерии «прилипают» к нему в родовых путях матери). Затем микробы начинают поставлять родственники и окружающие – через воздух, воду, телесные контакты, грудное молоко. И так до конца жизни – к нам присоединяются целые колонии микроорганизмов, достигая в итоге примерно сотни триллионов. Меняется лишь видовой состав микробиома.Набор микробов также может измениться, если принимать антибиотики, которые убивают вызывающие инфекцию микробы, а вместе с ними и другие кишечные бактерии.Между прочим, роль микробов может меняться от злодейской до героической в зависимости от разных факторов. Так, даже считавшаяся зловредной Helicobacter pylori – причина язвы желудка у части людей, как выяснилось, препятствует перееданию. Геном этой бактерии принимает участие в регуляции уровня грелина – гормона, ответственного за чувство голода. Если еще полвека назад Helicobacter pylori обитала в желудках большинства жителей США, то сейчас ее обнаруживают лишь у 6% детей – поколения, активно лечащегося антибиотиками. Врачи не исключают, что с уничтожением микрофлоры может быть связано то повальное ожирение, что охватило цивилизованный мир. Исчезает и еще более важная бактерия – Bacteroides fragilis, обитающая в кишечнике 70-80% людей, которая помогает поддерживать равновесие в иммунной системе.Другая причина разрушения микробиомного равновесия – рост числа детей, появившихся на свет с помощью кесарева сечения (в Китае это почти 75%, в США – почти треть от всех младенцев). Такие дети не получают жизненно важных микробов из организма матери. Оказывается, быть стерильным не так уж хорошо для здоровья.Однако эти исследования, по словам профессора Дэвида Релмана из Стэнфордского университета, только половина дела, поскольку нам предстоит гораздо больше узнать о взаимодействии микробиомов с клетками человека.Получив первое представление о том, что такое норма, теперь полным ходом идут исследования, касающиеся различий микробов у людей с определенными болезнями, в надежде больше узнать о лечении и предотвращении заболеваний.Взять хотя бы, к примеру, кишечную устойчивую к лекарствам инфекцию под названием C. difficile, вызывающую диарею. Этот микроб зачастую можно подхватить в больнице, иногда он приводит к смерти. Ученые хотят выяснить, какой набор полезных бактерий пищеварительного тракта может дать отпор этому микробу. То есть открытия в области микробиома также приближают наступление эры персональной медицины.Цифры и фактыУченые пришли к выводу, что на одной человеческой клетке живет около 10 клеток бактерий. Всего в здоровом человеческом микробиоме обитает более 10 тысяч различных видов микроорганизмов. Большинство из этих микробов  абсолютно безвредны. 90-килограммовый человек носит в себе около 2,7 килограмма бактерий.Если у человека от 20 до 25 тысяч генов, то у микробов, заселяющих наши тела, их около 8 миллионов! Это огромное количество генов микробиологи сумели определить и каталогизировать благодаря новым  сверхбыстрым секвенаторам (устройствам для определения нуклеотидных последовательностей ДНК и РНК).Полосу подготовила Татьяна ЕФЛАЕВА