Суббота, 26 ноября 2022
Поиск

Задать вопрос эксперту

Неверный ввод

0/5000

Напишите ваш вопрос

Введите цифры с картинки
Обновить Неверный ввод

   

Вглядитесь в нас попристальней

Ученые изучают микробиом человека
freepik
Фото: freepik

По сравнению с прошлым веком понимание роли бактерий, грибков, вирусов и простейших, которые живут внутри человека и на поверхности его кожи, кардинально изменилось. Бактерии уже не считаются врагами. Прийти к таким выводам помогло развитие инновационных технологий.

 

Внимание ученых всего мира сейчас приковано к микробиому человеку. Так называют совокупность бактерий, грибков, вирусов и простейших, которые живут в человеке и на человеке. Более того, пристально изучается микробиота – совокупность всех живых форм в конкретном месте: в ротовой полости, на локтевом сгибе, на стопе или на роговице. Но в первую очередь вирусологи, микробиологи, генетики изучают микробиоту кишечника, ведь там, как выяснилось, самый стабильный состав микроорганизмов.
Микробиом человека несет в 100 раз больше информации, чем его гены. Он составляет 90-95% генома человека

Бактерии неисчислимы и могущественны

По словам исполнительного директора биомедицинского холдинга «Атлас» Александра Карасева, мы буквально пронизаны микроорганизмами и эти существа гораздо могущественнее, чем предполагалось до сих пор. "У них больше ферментов, а значит, возможностей проводить химические реакции, - говорит он. – У человека 17 типов углеводов, а бактерии могут усваивать примерно 320 углеводов, поэтому у них больше метаболический потенциал. И количество бактериальных клеток внутри нас не поддается исчислению".

В кишечнике бактерии прежде всего синтезируют короткоцепочечные жирные кислоты, а также витамины группы В и витамин К. Первые тормозят рост патогенной микрофлоры, а в отсутствие углеводов служат дополнительным источником энергии. Александр Карасев утверждает: если у человека проблемы с чувством голода и с лишним весом, то у него, как правило, проблемы и с микробиотой. И, уверен он, у здорового человека нет нужды в дополнительном приеме витаминов, есть только необходимость в нормализации микробиоты кишечника.  В кишечнике должен идти нормальный синтез того, что нам нужно для жизни.

Вы поняли теперь, почему усилия ученых развитых стран сосредоточены на изучении того, как микробиота влияет на наше здоровье и болезни?

В 2007 году США начали финансировать проект «Микробиота человека». Денег на него отпущено гораздо больше, чем на весь российский Минздрав. В Европе тоже финансируется похожий транснациональный проект. За последние годы только этой теме посвящены 30 тысяч научных публикаций!

 

Методы исследования

Весь этот научный бум стал возможен благодаря развитию инновационных технологий.

"Чем ниже мы спускаемся по желудочно-кишечному тракту, тем консервативней и разнообразней становится состав микробиоты, - рассказывает Александр Королев. – Но методов прямого изучения микробиоты кишечника нет. Они только косвенные. Оценить состав микробиоты в кишечнике по капле крови невозможно, на бактериальный посев полагаться нельзя. Ведь после посева биоматериала в чашку Петри в ней вырастет то, что потребляет кислород. Потому там так хорошо растут патогенные виды бактерий. Бифидо- и лактобактерии в присутствии кислорода тоже неплохо себя чувствуют. Но этот метод не позволяет точно определить состав сложной микробиоты, ведь многие ее виды от контакта с кислородом умирают. В толстом кишечнике, например, такие виды составляют 90% микробиоты. Так что с помощью бакпосева можно определить лишь скорость роста определенных бактерий в присутствии кислорода в данной питательной среде. Абсолютно неинформативный метод!"

На помощь ученым пришли молекулярно-генетические методы исследования. Они позволяют не только количественно, но и качественно, и функционально оценить состав микробиоты.

 

Секвенирование генов

Для изучения микроорганизмов сейчас, как правило, используют четыре метода: метагеномный – исследование ДНК, метатранскриптомный – изучение РНК, метапротеомный – анализ белков, метаболомный – рассмотрение метаболитов.

Метагеномный метод подразумевает секвенирование гена 16s рРНК или секвенирование всей ДНК.  Благодаря ему ученые узнают, какие организмы находятся в образце взятого биоматериала и какие функции они выполняют. При этом бактерии изучаются в естественной среде.

Метатранскриптомные исследования позволяют оценить совокупность молекул матричной РНК, которые синтезирует клетка или группа микроорганизмов. При этом оценивается лишь активная часть микробиоты. Так как молекула РНК быстро распадается, подобные исследования обходятся значительно дороже.

При метапротеомном подходе изучаются все белки, которые обнаруживаются в образце. Ученые получают представление о структуре, функциях и динамике изменения микробиоты. Для этого они выделяют из образца белки, определяют их молекулярную массу. Так формируется представление о фрагментах белка. Чтобы получить информацию о целом белке, с помощью специальных программ фрагменты собирают в единое целое.

При метаболомном анализе исследуются производящиеся бактериями вещества – аминокислоты, липиды, сахара и т.д. Для этого из организма человека можно брать любую жидкость – кровь, слюну, мочу, спинномозговую жидкость. Ученые выделяют метаболиты, затем измеряют их молекулярную массу. Но этот метод не позволяет узнать, сколько и чего именно выделяет микробиота кишечника. Ведь есть метаболиты, которые человек получает с пищей.

Микробиоту кишечника выделяют из образцов стула. Это дешево, просто и безопасно. Но надо понимать, что таким образом получают сведения о микробиоте толстого кишечника. Как так же просто и безопасно получить образцы из тонкого кишечника, пока не знает никто.

В лаборатории из образца кала выделяют фрагменты ДНК, относящиеся к гену 16s рРНК. По его последовательности ученые определяют, к какому роду, семейству относится микроорганизм, а также его родословную.  Чем больше в образце одинаковых фрагментов этого гена, тем в большем количестве определенные бактерии представлены в микробиоте. Таким образом вычисляется количественный состав микробиоты и процентное соотношение в ней бактерий, принадлежащих к разным родам и семействам. Результаты сравниваются со средними показателями из международной базы данных. В клинической практике данные методы еще не используются: дорого, необходимо специальное оборудование и обучение персонала лаборатории методам исследований.

 

Результаты исследований

К каким же выводам пришли ученые, изучая микробиоту толстого кишечника?

1. "Бактерии не враги, их не нужно убивать в таком количестве, как мы это привыкли делать и делаем до сих пор, - утверждает Александр Королев. – Все бактерии живут за счет волокон. Их мы не можем усваивать вообще. Мы не можем ферментировать крахмал, инулин, пектин. Эти соединения достаются в первую очередь толстому кишечнику, где находятся бактерии. И они подобные соединения используют для себя. Поддерживая свою жизнь, бактерии помогают нам противостоять болезням".

Ключевой показатель здоровья – разнообразие микробиоты. Что его может снизить? Прежде всего, добавленный сахар. Затем – избыток мяса, быстрорастворимые каши и картофельное пюре. От последнего продукта ВОЗ рекомендует отказаться напрочь. Он, во-первых, с высоким гликемическим индексом, а во-вторых, практически полностью усваивается и не доходит до толстого кишечника. На долю бактерий ничего не остается. Также рекомендуется отказаться от сладостей и хлеба из муки мелкого помола.

2. В кишечнике ученые обнаружили пристеночные бактерии – аккермансии. Они помогают бороться с ожирением.

3. 90% флоры кишечника составляют анаэробные бактерии. Антибиотики их убивают и способствуют количественному росту видов, потребляющих кислород. Таковыми являются большинство патогенных бактерий. Потому вместе с антибиотиками следует принимать пробиотики. Они играют роль перехватчиков кислорода и способствуют росту лакто- и бифидобактерий. Которые тоже по мере роста поглощают кислород и формируют экологическую бескислородную нишу. И только после этого начинается колонизация кишечника нормальными анаэробными бактериями. Таким образом пробиотики предотвращают антибиотикоассоциированную диарею.

4. Тяжесть протекания вирусных инфекций напрямую зависит от состояния микробиома кишечника. Если с ним все нормально, иммунная система целенаправленно борется с вирусами. Если в кишечнике дисбаланс микрофлоры, иммунная система вынуждена отвлечься и восстанавливать порядок. Сил, чтобы бороться с вирусами, у нее уже не хватает.

 

Подготовлено по материалам XIX Конгресса «Инновационные технологии в педиатрии и детской хирургии»
 
Если заметили ошибку, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter

Log in or Sign up