Изучение и осмысление микробиома

Изучение и осмысление микробиома

Прежде чем двинуться дальше, хотел бы обратить ваше внимание на один факт. Мы по-разному усваиваем продукты и нутриенты, у нас разные потребности в нутриентах, и мы по-разному их реализуем. Эта область питания должна быть персонализирована. И через некоторое время, когда станут доступны технологии, позволяющие каждому подстроиться под собственные потребности в питании, так и будет. Конечно, сыграет свою роль генетика, но важна роль микробиома – бактерий, населяющих пищеварительный тракт и участвующих в процессах питания, метаболизма и поддержания здоровья.

У каждого из нас в пищеварительном тракте живут бактерии. В организме здорового взрослого примерное соотношение количества микробов с количеством клеток десять к одному. В человеке живут около 100 триллионов микробов, для сравнения, тело состоит примерно из 10 триллионов клеток. Эти микроорганизмы (бактерии, грибки и вирусы) еще плохо изучены, а их воздействие на развитие человека, физиологию, иммунитет и питание почти неизвестно. Недавно Нью-Йоркский институт здоровья запустил проект «Человеческий микробиом» (HMP, подробности см. на сайте www.hmpdacc.org), цель которого – создание ресурса, позволяющего провести сравнительное изучение человеческого микробиома и анализ его роли в здоровье и болезнях.

Разница в кишечной микрофлоре может объяснить разную частоту определенных видов рака в Китае и США. Возьмем, например, вероятность рака простаты. Для мужчины в США вероятность развития рака простаты составляет примерно 17 процентов. Для мужчины, живущего в сельской местности Китая, она составляет скромные 2 процента. Но если китаец переезжает на Запад, то вероятность рака для него существенно возрастает примерно в течение 10 лет.

Есть предположение, что это происходит из-за особенностей питания (вообще, на западную диету сваливают много что; иммигранты наверняка начинают питаться, как все остальные, приготовленной упакованной едой), но кажется, что главную роль играет микробиом. Он управляет усвоением продуктов, тем, что и с какой скоростью вы впитываете, что попадает в кровоток, а также на уровень отдельных гормонов. Соответственно, происходящие процессы влияют на вероятность развития отдельных видов рака, таких как рак простаты или молочной железы.

Стало уже привычным делить людей по группам крови и, в некоторых случаях, по происхождению. В будущем станут использовать классификацию и «по флоре» – по преобладающим в пищеварительном тракте бактериям. В одном из наиболее провокационных исследований, результаты которого были опубликованы в журнале «Nature» в апреле 2011 года, группа ученых под руководством Пира Борка из лаборатории молекулярной биологии в немецком Гейдельберге заявила о трех различных типах людей в зависимости от их микробиома. В каждом из них разное соотношение конкретных видов микроорганизмов. У людей первого типа, например, высокие уровни бактерий Bacteroides. С другой стороны, у второго типа Bacteroides относительно редки, хотя гены Prevotella встречаются неожиданно часто. Частью открытия Борка было отсутствие связи между тем, что они назвали энтеротипом (различное соотношение видов в микробиоме), и этнической принадлежностью европейцев, американцев и японцев, которых они изучали. Другими словами, у двух американцев необязательно будет одинаковая бактериальная экосистема, так же как необязательно будет одна группа крови. Но характеристики их индивидуальной бактериальной экосистемы могут участвовать в определении вероятности определенных заболеваний. Группа Борка также не нашла взаимосвязи между типом микробиома и полом, весом, ростом или возрастом. Сейчас они изучают причины этого, предполагая, в частности, что в кишечник новорожденного первыми попадают случайные виды бактерий. Они меняют кишечник так, что за ними могут последовать только определенные виды микрофлоры.

Неважно, что является причиной различий в микробиоме, но эти различия точно влияют на здоровье. Кишечная микрофлора участвует в пищеварении и синтезе витаминов, используя ферменты, которые не производит человеческий организм. Борк и его коллеги выяснили, что для каждого типа характерен уникальный баланс этих ферментов. У первого типа больше ферментов для синтеза витамина B₇ (известного как биотин), а у второго энтеротипа больше ферментов для витамина B₁ (тиамина). Сомневаюсь, что энтеротипов так мало, думаю, что в будущем выявят десятки, если не сотни уникальных групп энтеротипов, которые смогут дать информацию о различных способах улучшения здоровья. Представьте себе день, когда вы будете знать, как изменить рацион в соответствии со своим энтеротипом, чтобы беспроблемно и эффективно сбросить вес, стать более энергичным, успешно лечить и вылечивать хронические болезни, и даже поносы, которые были вашим бичом, сколько вы себя помните.

Открытие групп крови А, АВ, В и О (которые также называют I, II, III и IV) оказало серьезное воздействие на работу врачей. Они получили возможность свести к минимуму вероятность отторжения перелитой крови, переливая кровь той же группы. Открытие энтеротипов когда-нибудь приведет к их медицинскому применению, которое не ограничится помощью в персонализации рациона. Лекарства тоже будут назначать в соответствии с энтеротипами, что может привести к революции в индустрии, основанной сейчас на методе проб и ошибок. Ниже, в части об изучении протеинов и их применении в фармакологии, будет показано, как понимание бактериальной экосистемы организма может помочь «подслушать» динамичный разговор, который происходит между клетками. Очевидно, что в бактериях тоже действует ДНК, и новые развивающиеся технологии в итоге помогают изменить воздействие этих бактерий к лучшему или худшему.

Основная особенность, которую выявляют исследования микробиома, – разнообразие бактерий человеческого организма, похожее на джунгли. Различные части тела человека – это дом для разных видов. Восхитительное разнообразие наблюдается и при сравнении разных людей. У меня во рту могут жить совершенно не такие бактерии, как у вас, что обусловит, поможет ли мой рацион сохранить здоровье пищеварительной системы. В будущем, возможно, я еще больше узнаю о своем уникальном энтеротипе, что поможет сохранить здоровье пищеварительной системы.

В ближайшее десятилетие ученые откроют тайны микробиома и продвинутся на пути поисков манипуляции им в целях поддержания здоровья. Микробиом – а не уровень витамина D, например, – может объяснить, почему у людей, живущих в высоких широтах, выше вероятность развития рака. У людей, которые живут на разных широтах, разные бактерии. Легко могу представить, что если, по данным вашего генома, у вас высокая вероятность развития рака молочных желез, врач может изменить микробиом так, чтобы уменьшить эту вероятность. Так совместное использование технологий ведет к успеху.

Есть еще один игрок на поле активного взаимодействия, каждую минуту происходящего между пищеварительным трактом и микробиомом, о котором часто забывают, – это мозг. Он громко включается в разговор между кишечником и «чувствами».