Микробы? Мама, без паники, или Как сформировать ребенку крепкий иммунитет
Шрифт:
Земледелием человечество занимается всего одиннадцать тысяч лет (0,004 % своей истории!), но уже проявились физиологические изменения, связанные с сельскохозяйственной диетой, и некоторые из этих изменений повлияли и на наших микроскопических обитателей. Новый рацион принес с собой кариес и другие болезни зубов, вызываемые бактериями, которые не встречаются у собирателей. Наши зубы, нижние челюсти и лица уменьшились – скорее всего потому, что при таком рационе приходится меньше жевать. Некоторые эволюционные биологи считают, что в эпоху собирательства люди вели более здоровый образ жизни, а затем променяли его на продовольственную безопасность и большее число детей (как по нам – очень даже неплохая сделка!). Некоторые диетологи из этого даже сделали вывод, что ради своего здоровья все современные люди должны есть точно так же, как и охотники и собиратели, но это заявление было опровергнуто ведущими эволюционными биологами – люди уже генетически адаптировались к новым задачам, которые поставило перед организмом
Два этих важнейших события в истории человечества говорят нам, что изменения образа жизни сопровождаются изменением микрофлоры, и эти перемены в микробном населении могут повлиять на здоровье как положительно (готовка еды на огне, уменьшение количества инфекций), так и отрицательно (земледелие и последовавшее за ним уменьшение микробного разнообразия). Нравится нам это или нет, но с микробами нам предстоит жить всю жизнь, в болезни и в здравии, в богатстве и в бедности.
Наши микробы – часть того, что делает нас людьми, но наш современный образ жизни и рацион, особенно в странах Запада, привели к новым изменениям в микрофлоре и нашей биологии. В последнее столетие, особенно – в последние тридцать лет, люди научились перерабатывать пищу, делая ее более вкусной, легко перевариваемой и долго хранимой, чем когда-либо раньше. Кроме того, наше стремление зачистить мир от инфекционных болезней, в том числе и с применением антибиотиков, еще сильнее изменило состав и разнообразие наших микробных сообществ. Такой двойной удар по микрофлоре привел к огромным переменам в кишечной среде и, как мы узнаем в следующих главах, во многих других аспектах нормального функционирования нашего тела.
Чтобы по-настоящему оценить, как микрофлора влияет на наше здоровье, важно будет обсудить основные биологические концепции, связанные с нашей микрофлорой и органом, в котором живет большинство наших микроорганизмов – человеческом кишечнике. Микрофлора человека состоит из бактерий, вирусов, грибков, простейших и других микроскопических форм жизни. Они живут на нашей коже, в ротовой и носовой полости, глазах, легких, мочеполовой системе и желудочно-кишечном тракте – в общем, на любой поверхности, взаимодействующей с внешним миром. Другой часто используемый термин – микробиом: он связан не только с «личностями» всех микробов, которые живут внутри нас, но и с их функциями. В человеческом организме, по оценкам, живет около 1014 микробов; как уже упоминалось, самым большим резервуаром для микробов служит желудочно-кишечный тракт, в котором бактерий примерно 1013. Вот это сообщество больше всего влияет на нас, носителей. Более того, когда мы в книге упоминаем термин «микрофлора», мы имеем в виду именно кишечную микрофлору, если не указано обратного. Несмотря на то, что бактерии примерно в двадцать пять раз меньше человеческих клеток, они составляют немалую часть нашего веса. Если избавиться разом от всей микрофлоры, то мы потеряем примерно полтора килограмма – примерно столько же весит наша печень или мозг! Один кусок человеческого кала на 60 % состоит из бактерий, причем количественно их там больше, чем людей на нашей планете. Как вам, боящиеся грязи и бактерий, люди?
Для микробов желудочно-кишечный тракт – просто прекрасное место обитания. Там влажно, полно питательных веществ, липкие стенки (микробам легко к ним прилепиться), а во многих частях вообще нет кислорода. Вам может показаться странным, что какое бы то ни было живое существо может предпочитать места, где нет кислорода, но на самом деле огромное количество видов бактерий либо предпочитают подобные места, либо вообще могут жить только в них – наша планета миллиарды лет существовала без кислорода. Микробов, живущих без воздуха, называют анаэробными, и в нашем кишечнике их полно.
В человеческом кишечнике живут 500 – 1500 видов бактерий; видовой и количественный состав в разных отделах кишечника разный. Давайте пройдемся с самого верха пищеварительной системы до самого низа: во рту микрофлора очень разнообразная и сложная – язык, щеки, небо и зубы покрыты плотным слоем бактерий, который называют биопленкой. Например, зубной налет, удаляемый с зубов дантистами – это как раз такая биопленка. Желудок, с другой стороны, – не самое лучшее место для микробов, потому что желудочный сок едкий, как серная кислота. Впрочем, несколько видов бактерий адаптировались к жизни даже в таких условиях. Еще ниже находится тонкий и толстый кишечник, где количество микробов неуклонно растет до самого конца толстой кишки. С кислородом же дело обстоит наоборот: чем дальше мы «спускаемся» по кишечнику, тем меньше там кислорода, так что в нижней части толстой кишки живут даже облигатные анаэробы (бактерии, которые в присутствии кислорода тут же погибают). Разница условий обитания в тонкой
Еще одна характерная черта человеческой микрофлоры – различия между отдельными людьми. Примерно треть бактериальных видов живет во всех людях, но вот остальные две трети уникальны – микробиомы двух людей различаются точно так же, как отпечатки пальцев. Сходства в микрофлоре сильно зависят от рациона и образа жизни, а также, в меньшей степени, – от генов. Например, у однояйцевых близнецов (с полностью одинаковым набором генов) могут быть очень разные микрофлоры, если один из них – вегетарианец, а другой ест мясо. А вот у членов одной семьи, в том числе и мужей и жен, которые генетически родственниками не являются, микрофлоры обычно похожие, потому что они живут в одном помещении и едят одну и ту же еду. Кроме того, микрофлора человека поразительно похожа на микрофлору нескольких видов обезьян, но только тех, которые, как и мы, всеядны. У горных горилл, например, микробное население больше похоже на микрофлору панд, потому что и те, и другие целыми днями лежат и лениво жуют бамбук.
Сходства в микрофлоре двух разных людей сильно зависят от рациона и образа жизни, и лишь немного – от генов.
Муж и жена – самые близкие люди по этой классификации.
Обосновавшись в кишечнике, микробные сообщества становятся очень стабильными. Лишь очень резкие перемены, например, веганский образ жизни или переезд в совершенно другую часть мира, могут значительно изменить микрофлору. Недельный курс антибиотиков для лечения инфекции тоже подействует на вашу микрофлору, но в большинстве случаев воздействие останется временным. Обычно микрофлора принимает вид, похожий на прежний, когда вы заканчиваете курс лечения и начинаете есть, как прежде. Однако – и это довольно-таки большое «однако», – микрофлоре требуется примерно 3 – 5 лет после рождения, чтобы превратиться в стабильное сообщество, и в это время она очень нестабильна, особенно в первые несколько месяцев жизни. Любые серьезные изменения вполне могут стать необратимыми. Более того, именно ранние «колонизаторы» кишечной микрофлоры оказывают значительное влияние на то, какой микробиом у нас разовьется позже. Так что даже кратковременное событие, например, кесарево сечение, может привести к весьма долгосрочным последствием, потому что ребенок, появившийся на свет таким способом, начинает жизнь совсем не с такой микрофлорой, какую получает младенец, прошедший через материнское влагалище. Подобные значительные события в начале жизни могут иметь далеко идущие последствия для дальнейшего здоровья и болезней, как мы узнаем в следующих главах.
Учитывая сильную ассоциацию между изменениями в микрофлоре в раннем детстве и иммунными заболеваниями в дальнейшей жизни, можно спросить: что же такого микробы делают для нас, младенцев, что это так важно? Как уже говорилось в предыдущей главе, микробы помогают нам есть пищу, которую мы не можем как следует переварить, а также борются с бактериями, которые могут нанести нам вред. Об этой их роли мы знали не одно десятилетие, но это лишь вершина айсберга. Как только мы появляемся на свет, и нас начинают колонизировать бактерии, они запускают целую серию фундаментальных биологических процессов в организме. Один из них – развитие иммунной системы, сети клеток и органов, которые защищают нас от болезней.
До того, как ученые начали разбираться в роли микробов для иммунитета, всех врачей и ученых учили, что мы рождаемся с незрелой иммунной системой, которая проходит «тренировку» в маленьком органе под названием вилочковая железа. Там иммунные клетки, которые называются T-лимфоцитами – стратеги нашей иммунной системы, – учатся отличать друзей от врагов. Этот тренировочный лагерь длится всего лишь несколько лет, а затем вилочковая железа исчезает, и все наши иммунные клетки получают соответствующие знания. Иммунологи расшифровали сложную серию механизмов, которые показывают, как именно все это происходит, но не могли ответить на один большой вопрос: как именно вилочковой железе удается «учить» иммунные клетки, какие бактерии полезны, а какие – нет? В конце концов, раз уж мы покрыты микробами с ног до головы (а также внутри и снаружи), причем в основном безвредными, как иммунные клетки узнают разницу? Вилочковая железа не взаимодействует с бактериями – откуда она получает эту информацию? Оказывается, что этот важнейший аспект тренировок происходит не в вилочковой железе, а в кишечнике.