Глава 2
Все болезни начинаются в кишечнике
Садовая славка относится к той группе птиц, которая доставляет орнитологам больше всего хлопот с определением вида: лучше всего для нее и похожих на нее воробьиных подходит определение «маленькая бурая птичка». У таких птиц нет практически никаких особых примет, поэтому определить их вид, наблюдая за ними в бинокль, крайне сложно. Однако садовых славок никак нельзя назвать неинтересными. Всего через несколько месяцев после появления на свет молодые особи уже отправляются в путешествие за 4000 миль от родных мест, покидая летние гнезда в Европе и улетая зимовать в Африку, к югу от Сахары. Хотя юнцам этот маршрут совершенно незнаком, они пускаются в дальний путь без помощи опытных родителей — и, разумеется, без карты.
Прежде чем отправиться в это невероятное путешествие, крошечные птички основательно готовятся к долгому голодному перелету, старательно запасая жир. Всего за пару недель славки удваивают свой вес, доводя его от 17 до 35 граммов. По человеческим меркам они становятся болезненно тучными. За каждый день предперелетного обжорства садовая славка набирает около 10 % исходного веса тела: это как если бы человек весом около 65 кг начал поправляться каждый день на 6 кг, пока не набрал бы 142 кг! Когда птицы запасут достаточно жира, они совершают требующий невероятной выносливости подвиг, который трудно представить даже самым тренированным атлетам: пролетают тысячи миль, не всегда имея возможность подкрепиться.
Разумеется, чтобы растолстеть так быстро, славкам приходится жадно поглощать сытный летний корм. Чуть ли не в одночасье птицы переходят с рациона, состоящего из насекомых, на сладкие ягоды и фрукты. Хотя плоды на деревьях созревают на несколько недель раньше, чем у славок наступает период жора, птицы к ним не притрагиваются, словно ждут команды. Складывается впечатление, будто внутри их щелкает какой-то переключатель — и только после этого сигнала они набрасываются на растительную пищу.
Долгое время исследователи полагали, что славки и другие перелетные птицы набирают вес просто за счет гиперфагии — переедания. Однако невероятная скорость, с какой птицы превращаются из худых в «болезненно» тучных, наводила на мысль, что есть еще что-то, что помогает им запасать впрок столько жира. И связано это не столько с количеством поедаемой пищи, сколько со способом накопления запасов в организме. Подсчитав, сколько лишних калорий потребляют славки и сколько калорий они тратят (судя по их помету), исследователи сделали вывод, что один только избыток еды не объясняет, почему птицы так быстро набирают вес.
Однако на этом вопросы не заканчиваются: дело в том, что впоследствии птицы теряют весь набранный лишний вес. Естественно, пока отъевшиеся славки совершают перелет над Средиземным морем и Сахарой, их жировые запасы постепенно тают. К тому времени, как они достигают места зимовки и обустраиваются на Африканском континенте, их вес уже возвращается к нормальному для вида уровню. Загадка же вот в чем: у садовых славок, живущих в неволе, наблюдается точно такой же процесс. На протяжении предполетного периода в конце лета эти птицы, живущие в клетках, точно так же набирают вес, заметно толстея, словно в ожидании странствия, которое им не суждено совершить. А ровно в то время, когда дикие славки прилетают в Африку, славки в неволе полностью теряют набранный вес. Несмотря на то что они не пролетали 4000 миль и все это время имели неограниченный доступ к корму, птицы все равно худеют, когда заканчивается сезон миграции.
Кажется просто поразительным, что славки, ничего не зная о погоде, продолжительности светового дня и сезонных запасах пищи, тем не менее способны быстро накапливать огромные запасы жира для перелета, а затем снова худеть — опять-таки без малейших усилий и абсолютно синхронно со своими вольными собратьями. Ведь это птицы, у которых мозг размером с горошину. Они не могут растолстеть, а потом подумать: «Ох, сяду-ка я на диету». Они не постятся и не занимаются гимнастикой. После периода жора птицы начинают есть меньше, однако это не объясняет, почему они так много и так стремительно теряют в весе. Вы только представьте, каково это человеку — худеть ежедневно на 6 кг в течение недели; а ведь именно в таком темпе умудряются сбрасывать вес эти маленькие птички, когда сезон миграции заканчивается. У людей не происходит такой молниеносной потери веса, даже если они полностью отказываются от пищи.
Мы пока не знаем точно, как именно регулируются в организме славок столь поразительные скачки веса, однако уже сам факт этих сдвигов, явно обусловленных не только изменением количества потребляемых калорий, кое-что проясняет. Получается, что поддержание постоянного веса не всегда напрямую зависит от соотношения между съеденной и усвоенной пищей. Для людей приемлемое с научной точки зрения объяснение звучит так: «Главная причина ожирения и тучности — это энергетический дисбаланс между потребляемыми и расходуемыми калориями».
Это кажется очевидным: если ты слишком много ешь и слишком мало двигаешься, то лишняя энергия неизбежно откладывается «про запас», а значит, ты начинаешь толстеть. Если ты хочешь похудеть, тебе нужно меньше есть и больше двигаться. Однако славки способны быстро обрастать запасным жиром, как будто потребляют гораздо больше калорий, чем содержится в их корме, а затем расходуют эти запасы — опять же без видимой связи с количеством сжигаемых калорий. Ясно, что в этой игре с регуляцией веса задействовано что-то еще — просто мы этого пока не видим. Если принцип равновесия между потребляемыми и расходуемыми калориями не позволяет понять, что происходит со славками, — может быть, для людей этот принцип тоже неверен?
Индийский врач Никхил Дхурандхар, пытавшийся вылечить от ожирения более 10 тысяч человек, столкнулся как раз с этой странностью. Пациенты возвращались к нему за советами снова и снова: или, потеряв незначительный вес, они снова толстели, или им вовсе не удавалось похудеть. Несмотря на трудности, в 1980-е годы Дхурандхар и его отец — тоже врач, специализировавшийся на лечении ожирения, — заведовали одной из самых успешных клиник по лечению ожирения в Бомбее (ныне Мумбаи). Но, потратив целое десятилетие на попытки убедить людей есть поменьше, а двигаться побольше, Дхурандхар стал понимать, что его старания — и старания его пациентов — напрасны: «Сбросив вес, люди набирают его заново: вот в чем главная проблема. Это не давало мне покоя». Дхурандхар захотел разобраться в механизмах, вызывающих ожирение. Если рекомендация меньше есть и больше двигаться далеко не всегда помогает победить ожирение, то, быть может, переедание и малоподвижный образ жизни — не единственные причины заболевания.
Нам жизненно необходимо разобраться в этом. Как биологический вид мы, по примеру славок, переживаем сейчас период коллективного жора. И так же, как у славок, вес, который мы набираем, не вполне соотносится с разницей между потребляемыми и сжигаемыми калориями. Самые масштабные и глубокие исследования показывают, что бо?льшая часть того веса, который мы набрали сообща (как вид), не объясняется ни избыточным потреблением пищи, ни недостатком физической активности. Некоторые даже указывают на то, что мы стали есть меньше, чем раньше, а двигаемся примерно столько же. Между тем продолжаются научные споры о том, могут ли обжорство и лень быть единственными причинами того небывалого — почти в геометрической прогрессии — распространения ожирения, которое происходит на протяжении последних 60 лет.
В то самое время, когда доктора Дхурандхара мучили эти вопросы, среди индийских кур вспыхнула эпидемия странной болезни, от которой погибло множество особей. Семья Дхурандхара дружила с ученым-ветеринаром, который как раз изучал причины эпидемии и пытался найти средство с ней справиться. Однажды за обедом ветеринар сообщил Дхурандхару, что виновником болезни оказался вирус: у умерших птиц была увеличенная печень, усохшая зобная железа и много лишнего жира. Дхурандхар перебил друга: «Значит, павшие птицы были особенно жирными?» Ветеринар ответил утвердительно.
Дхурандхар заинтересовался этим феноменом. Ведь обычно животные, которых поражает вирус, худеют, а не толстеют. Неужели это такой вирус, который, наоборот, заставляет кур толстеть? Может быть, здесь кроется объяснение тех таинственных трудностей, которые мешают его пациентам терять вес? Дхурандхар, провел небольшой опыт. Он впрыснул одной группе кур найденный вирус, а другую группу не трогал. Через три недели он, разумеется, обнаружил, что зараженные куры заметно растолстели по сравнению со здоровыми. По всей видимости, именно вирус заставлял жиреть кур, в организме которых укоренилась болезнь. А что, если и пациентов Дхурандхара, и множество других людей по всему миру тоже поражает этот вирус?
Бедствие, постигшее наш биологический вид, приобрело такой чудовищный, небывалый размах, что когда-нибудь в отдаленном будущем люди будут вспоминать ХХ век не только как столетие, вместившее две мировых войны, не только как эпоху изобретения интернета, но и как век ожирения. Если рассмотреть человеческие тела, какими они были 50 тысяч лет назад и в 1950-х годах, то между ними будет гораздо больше сходства, чем со среднестатистическим человеком сегодняшних дней. Всего за каких-то шестьдесят лет наше стройное, мускулистое телосложение, доставшееся нам в наследство от предков — охотников и собирателей, — страшно исказилось. Некогда подтянутое, поджарое тело сковали слои лишнего жира. В таких масштабах с человечеством никогда ничего подобного не происходило, и ни один другой вид животных — кроме домашних питомцев и скота, которых мы же и выращиваем, — не становился жертвой этой болезни, меняющей анатомию и физиологию.
Каждый третий взрослый житель Земли имеет лишний вес. Каждый девятый страдает ожирением. Это средние показатели для всех стран, включая те, где недоедание — более частое явление, чем избыточный вес. Если мы обратимся к цифрам, характеризующим самые «тучные» страны, то поверить в происходящее будет еще труднее. Например, на острове Науру, находящемся на юге Тихого океана, ожирением страдает около 70 % взрослого населения, а еще 23 % имеют лишний вес. В этом крошечном островном государстве живет всего 10 тысяч человек, и из них лишь 700 могут похвастаться нормальным, здоровым весом и телосложением. По официальным данным, Науру — самая «толстая» страна на Земле, но ей в спину дышат многие другие островные государства Южной Океании, а также несколько стран Ближнего Востока.
На Западе мы уже настолько отвыкли от худобы, что никому не приходит в голову обращать внимание на полных людей, тревожиться за них или пересчитывать их, и настолько растолстели, что легче сосчитать тех, кто сохранил стройность. Приблизительно две трети взрослых людей на Западе имеют избыточный вес, причем у половины из них наблюдается ожирение. США занимают по этим показателям 17-е место в мире: в этой стране толстяки и больные ожирением составляют 71 % населения. В Великобритании, занимающей 39-е место, избыточный вес имеет 62 % взрослых (включая 25 % страдающих ожирением): это самые высокие показатели в Западной Европе. Даже среди детей в западном мире чрезмерная полнота — явление настолько частое, что повергает в шок: лишний вес имеет около трети европейцев моложе 20 лет, причем половина из них страдает ожирением.
Ожирение подкралось к нам так коварно, что теперь оно кажется чуть ли не нормальным явлением. Конечно, постоянно публикуются все новые статьи и материалы об «эпидемии» ожирения, которые напоминают нам о том, что это все-таки не норма, а проблема, однако мы чрезвычайно быстро приспособились к жизни в обществе, где большинство людей имеет лишний вес. Мы охотно соглашаемся с тем, что полнота — это расплата за обжорство и лень, но если это правда, то человеческой природе предъявлено довольно серьезное обвинение. Глядя на другие достижения человечества, появившиеся за последнее столетие, — вроде изобретения мобильных телефонов, интернета, самолетов, спасительных лекарств и так далее, — можно прийти к выводу, что мы все же не только лежали на диване и объедались пирожными. Многие тысячелетия человеческая худоба оставалась нормой, а за последние 50–60 лет произошла радикальная перемена, в результате которой худые люди в развитых странах остались в меньшинстве. Одна мысль об этом шокирует! Что же мы творим с самими собой?
В среднем люди, живущие на Западе, только за последние полвека набрали одну пятую часть прежнего веса своего тела. Если бы отведенное вам время жизни на Земле — так сказать, ваше «сегодня» — выпало не на 2010-е, а на 1960-е годы, то вы, скорее всего, были бы значительно стройнее. Тот, кто в 2015 году весит 70 кг, в 1965-м весил бы не более 57 кг, причем не прилагая для этого никаких особых усилий. Сегодня же для того, чтобы «вернуть» себе вес, обычный для 1950-х годов, десятки миллионов людей постоянно сидят на диете, пытаясь лишить себя той пищи, к которой их тем не менее неудержимо тянет. Но, несмотря на миллиарды долларов, которые тратятся на всевозможные модные диеты, занятия в спортзалах и таблетки для похудения, ожирение во всем мире заявляет о себе все более грозно.
Этот подъем произошел за те шестьдесят лет, в течение которых ученые пытались разработать наиболее эффективные стратегии похудения и сохранения нормального веса. В 1958 году — в ту пору, когда чрезмерная полнота оставалась сравнительно редким явлением, — один из пионеров научного исследования ожирения, доктор Альберт Станкард, заметил: «Большинство полных людей не излечивается от ожирения. Из тех, кто лечится, большинство так и не теряет вес. А из тех, кто худеет, большинство потом снова полнеет». Он оказался прав. Даже спустя полвека стратегии, нацеленные на регулирование веса, дают успешные результаты крайне редко. Сбросить вес зачастую удается менее чем половине участников экспериментов, а в большинстве случаев на избавление от нескольких килограммов уходит целый год или даже больше. Почему же это так трудно?
Вплоть до недавнего времени для тех, кто искал объяснение — а возможно, и оправдание — своему лишнему весу, удобными «виновниками» оказывались гены. Однако выяснилось, что различия в ДНК отнюдь не позволяют делать глобальные выводы, когда речь идет о лишнем весе: генетические особенности совсем незначительно влияют на склонность к полноте. В 2010 году сотни ученых приняли участие в широкомасштабном исследовании: они изучили состав генов у четверти миллиона людей, рассчитывая обнаружить указания на предрасположенность к ожирению. К своему изумлению, в геноме человека, состоящем из 21 000 генов, они выявили всего 32 локуса, которые могут влиять на набор веса. Средняя разница в весе между людьми, имеющими наименьшую и наибольшую генетическую предрасположенность к ожирению, составила всего 8 кг. У тех, кто склонен винить в своих лишних килограммах родителей, дополнительный риск растолстеть составляет от 1 до 10 %, причем эти цифры верны лишь для тех людей, которым по наследству досталось самое неудачное сочетание вариантов этих генов.
Независимо от особенностей выявленных генов, генетические факторы не могут полностью отвечать за нынешнюю эпидемию ожирения, ведь еще 60 лет назад люди были куда стройнее, хотя и обладали примерно теми же вариантами генов, что и ныне живущее поколение. Гораздо большее влияние на работу наших генов оказывает, по-видимому, меняющаяся окружающая среда: например, наш рацион и образ жизни.
Другое частое оправдание людей с лишним весом — «медленный обмен веществ». «Я ем все подряд — у меня интенсивный обмен веществ», — вот, пожалуй, одна из самых досадных фраз, которые полный человек может услышать от худого; однако под этим объяснением нет никакой научной основы. Медленный метаболизм — или, точнее, низкая базовая интенсивность метаболизма, — означает, что человек сжигает сравнительно мало калорий, когда абсолютно ничем не занят: не двигается, не смотрит телевизор, не делает арифметических вычислений в уме. Скорость метаболизма у разных людей в самом деле различается, однако в действительности у полных людей обмен веществ происходит быстрее, чем у худых. Дело в том, что на управление большим телом требуется больше энергии.
Итак, если ни генетическая предрасположенность, ни низкая базовая интенсивность метаболизма не повинны в эпидемии ожирения, а количество съедаемой пищи и уровень физической активности не могут полностью объяснить, почему человечество вдруг разом растолстело, — то где же искать объяснение? Как и многие другие, Никхил Дхурандхар размышлял над этим вопросом, пытаясь обнаружить скрытые причины. Ему не давала покоя мысль о том, что, быть может, у некоторых людей ожирение вызывается или обостряется неким вирусом. Он проверил на наличие антител против куриного вируса 52 человека из числа своих бомбейских пациентов, решив, что кто-то из них наверняка успел заразиться. К его удивлению, оказалось, что десять самых полных пациентов действительно были носителями этого вируса. И Дхурандхар решил, что перестанет лечить людей от ожирения и возьмется его изучать.
Мы достигли того этапа развития медицинских технологии, на котором становится ясно (по крайней мере, в Великобритании): лучший способ спасти себя от «смертельного обжорства» — перестроить и перекроить ту пищеварительную систему, которая досталась нам в результате эволюции. Похоже, перетяжка и шунтирование желудка, которые приводят к уменьшению его размера и не дают людям съедать все, чего просят душа или тело, — самый эффективный и дешевый способ покончить с эпидемией ожирения и ее последствиями для общественного здоровья.
Если диеты и спорт настолько бесполезны, что единственной надеждой на существенное похудение уже признают шунтирование желудка, то значит ли это, что на нас не распространяется закон физики, согласно которому разность потребленной и израсходованной энергии равняется запасенной энергии? Ведь подчиняемся же мы, как и все остальные животные, законам биохимии!
Сейчас мы начинаем понимать, что не все так просто. Пример славок и многих млекопитающих, впадающих в зимнюю спячку, показывает, что процесс накопления жира не описывается одним лишь подсчетом калорий. Придерживаться прямолинейного «бухгалтерского» подхода — сколько поступает, столько и тратится, — значит игнорировать сложнейшие механизмы, отвечающие за питание, регулирование аппетита и накопление энергии впрок. Джордж Брэй — врач, занимавшийся изучением ожирения с самого начала эпидемии, — однажды сказал: «Ожирение — это не ракетостроение. Тут все гораздо сложнее».
Две с половиной тысячи лет назад отец современной медицины Гиппократ сказал, что все болезни начинаются в кишечнике. Хотя он мало что знал об устройстве и работе желудочно-кишечного тракта, не говоря уж о 100 триллионах живущих там микробов, спустя два с лишним тысячелетия стало ясно, что Гиппократ мыслил в верном направлении. К тому же в его время ожирение, надо думать, встречалось куда реже, как и другая болезнь XXI века, тоже идущая из глубин нашего организма, — синдром раздраженной толстой кишки. Именно в этой, пожалуй, наиболее неприятной из человеческих болезней микробам принадлежит главенствующая роль.
За первую майскую неделю 2000 года на захолустный городок Уолкертон в Канаде обрушилось огромное, небывалое для этого времени года количество осадков. Когда ливни прекратились, сотни жителей Уолкертона внезапно заболели. Поскольку все больше людей жаловалось на симптомы гастроэнтерита и кровавый понос, местные власти решили проверить систему водоснабжения. Выяснилось, что водопроводная компания уже несколько дней скрывала чрезвычайную ситуацию: запасы питьевой воды в городе были заражены смертельно опасным штаммом обычной кишечной палочки Escherichia coli (сокращенно E. coli).
По слухам, руководство водопроводной компании уже несколько недель знало о поломке системы хлорирования воды при одном из городских колодцев. Из-за допущенной халатности во время затяжных дождей вместе с потоками, хлынувшими на землю из крестьянских хозяйств в питьевую воду попала часть разложившегося навоза. Через день после того, как люди узнали о заражении воды, трое взрослых и один ребенок скончались от инфекции. В течение следующих нескольких недель погибло еще три человека. Всего за пару недель слегло больше половины населения Уолкертона, насчитывавшего 5000 жителей.
Хотя водопровод быстро дезинфицировали и вода снова стала пригодной для питья, для многих людей, которые тогда заболели, история на этом не закончилась. Они продолжали мучиться поносом и кишечными спазмами. Спустя два года около трети заболевших по-прежнему не поправились. У них развился пост-инфекционный синдром раздраженной толстой кишки, или слизистый колит, а более чем у половины из них симптомы оставались даже через восемь лет после вспышки инфекции.
Несчастные уолкертонцы, заболевшие синдромом раздраженной толстой кишки (СРТК), пополнили постоянно растущие ряды жителей Запада, вся жизнь которых подчинена капризам кишечника. Большинство людей с этим диагнозом испытывают острые боли в животе, а непредсказуемые приступы поноса ограничивают их свободу действий. У других симптомы ровно противоположные — они страдают запором, и сопутствующие ему боли могут длиться целыми днями, а иногда и неделями подряд. «Ну, эти пациенты, по крайней мере, могут выходить из дома», — заметил британский гастроэнтеролог Питер Уорвелл о тех больных, у кого СРТК сопровождается запором, а не диареей. А ведь есть еще люди, которым приходится тяжелее всех: перемежающиеся поносы и запоры своей непредсказуемостью превращают их жизнь в двойной кошмар.
Хотя на Западе этой болезнью поражен почти каждый пятый (преимущественно женщины), мы до сих пор по-настоящему не понимаем, что же это такое. Ясно одно: это ненормально. Само слово «раздраженный» не дает полного представления о том разрушительном воздействии, которое оказывает СРТК на своих жертв; судя по опросам, эта болезнь портит людям жизнь гораздо больше, чем почечная недостаточность, требующая гемодиализа, или сахарный диабет, при котором необходимы постоянные инъекции инсулина. Наверное, все дело в полной безысходности: ведь никто не знает, что так раздражает наш кишечник.
Распространение СРТК — это практически никем не замечаемая глобальная пандемия. Каждый десятый визит к врачу связан с этим расстройством, и гастроэнтерологи не знают покоя, потому что больные идут к ним потоком, и половина — именно с этим синдромом. В США на СРТК приходится 3 миллиона посещений поликлиник, 2,2 миллиона выписанных рецептов и 100 тысяч госпитализаций ежегодно. Однако мы молчим. Никто не хочет говорить о поносе.
Тем временем точная причина болезни по-прежнему не установлена. Если толстая кишка больного, страдающего воспалительным заболеванием кишечника, покрыта язвами, то внутренние стенки кишечника у людей с СРТК выглядят такими же розовыми и гладкими, как у здорового человека. Отсутствие внешних признаков болезни даже привело к эпохальной гипотезе о том, что причину следует искать в голове. Хотя у большинства больных СРТК самочувствие заметно ухудшается, когда они испытывают стресс, все же маловероятно, что стресс является единственной причиной столь серьезной болезни. Колоссальное число людей, страдающих от СРТК, нуждается в объяснении: ведь не для того же, в самом деле, мы пережили миллионы лет эволюции, чтобы теперь не иметь возможность отойти от туалета.
Подсказку можно найти в уолкертонской трагедии. Люди, приобретшие СРТК после инцидента с заражением воды, — не единственные, кто винит в своей болезни желудочно-кишечную инфекцию. Около трети больных связывают начало болезни со случаем пищевого отравления или чем-то подобным, после чего выздоровление так и не наступило. Часто все начинается с «дорожной диареи»: люди, подцепившие вирус во время путешествия, подвергаются семикратному риску приобрести СРТК. Однако попытка обнаружить вредоносный вирус ни к чему не приводит: гастроэнтерит, с которого все началось, давно прекратился. Складывается впечатление, что та давняя инфекция обратила в бегство «нормальных» микробов, до этого мирно обитавших в кишечнике.
У других людей СРТК начинается не с инфекции, а с курса лечения антибиотиками. Диарея — распространенный побочный эффект при приеме некоторых антибиотиков, и у многих пациентов она продолжается еще долгое время после того, как курс лечения закончился. Здесь скрывается парадокс: ведь антибиотики порой используют и для лечения самого СРТК, а это явно откладывает выздоровление еще на много недель или месяцев.
Что же происходит? Два ключевых слова — гастроэнтерит и антибиотики — намекают на общее явление: кратковременное разрушение микробной среды в кишечнике может привести к долговременным изменениям в составе микрофлоры. Представьте себе девственные джунгли — зеленые, пышные, изобилующие всякой живностью, от царства насекомых в подлеске до приматов, резвящихся в листве на вершинах деревьев. И вот в эти нетронутые дебри приезжают лесорубы. Они уничтожают сложную лесную инфраструктуру, формировавшуюся тысячелетиями, а почву разравнивают бульдозерами. Представьте еще, что сюда вторгаются какие-нибудь сорняки (может быть, они приехали сюда в виде семян, прилипнув к колесам машин), потом они разрастаются и начинают вытеснять туземную флору. Лес, конечно, вырастет на этом месте снова, но это будет уже другой лес. Разнообразие видов сильно уменьшится: капризные автохтоны вымрут, а неприхотливые чужаки будут процветать.
В сложной экосистеме кишечника действует тот же принцип — только в уменьшенном в миллион раз масштабе. «Топоры»-ан-тибиотики и «сорняки»-патогены разрушают тонкую организацию жизни, которую долгое время создавали микроорганизмы, добиваясь гармоничного равновесия путем поддержания бесчисленных тонких взаимодействий. Если нанести этой системе серьезный урон, она не сможет оправиться. В джунглях это оборачивается разрушением всей среды обитания. В человеческом организме происходит дисбиоз, или дисбактериоз кишечника — патологическое нарушение равновесия в микробиоме.
Антибиотики и инфекции — не единственные причины дисбактериоза. Нездоровая диета или плохое лечение могут привести ровно к тому же результату, уничтожив исходное равновесие между микроорганизмами и уменьшив их разнообразие. Именно дисбактериоз (в любой из его форм) лежит в основе болезней XXI века — как тех, которые начинаются и заканчиваются в кишечнике, вроде СРТК, так и тех, что затрагивают органы и системы, расположенные в других частях тела.
Роль антибиотиков и гастроэнтерита в возникновении СРТК наводит на мысль, что в хронических поносах и запорах виноват дисбактериоз. Узнать, какие виды бактерий живут в пищеварительном тракте человека и насколько многочисленны их популяции, можно при помощи секвенирования ДНК. Применив этот метод к здоровым людям и к людям с СРТК, можно увидеть, что у большинства страдающих СРТК микрофлора значительно отличается от микрофлоры тех, кто не знаком с этим синдромом. Впрочем, у некоторых пациентов с СРТК микрофлора точно такая же, как у здоровых людей. Пациенты этой группы, как правило, жалуются на депрессию, что позволяет предположить, что у небольшой части больных СРТК данный синдром спровоцирован психическим расстройством, тогда как у остальных главной причиной является дисбактериоз, а стрессы его лишь усугубляют.
Среди людей, страдающих СРТК, обусловленным дисбактериозом, некоторые исследования выявляют расхождения в составе микрофлоры в зависимости от наблюдаемого типа СРТК. У тех пациентов, кто жаловался на вздутие живота и быстро наступающее чувство насыщения, выявлялось большее количество цианобактерий (Cyanobacteria; раньше их называли сине-зелеными водорослями), а у тех, кто испытывал сильные продолжительные боли, наблюдалось повышенное содержание протеобактерий (Proteobacteria). В кишечнике пациентов, страдавших запорами, резко доминировало сообщество, состоявшее сразу из 17 бактериальных групп. Другие исследования показали, что у больных не только меняется состав микрофлоры, но и отмечается чрезвычайная нестабильность ее состава по сравнению с «населением» кишечника здорового человека: время от времени численность разных групп бактерий то растет, то сокращается.
Теперь, конечно, может показаться очевидным, что синдром раздраженной толстой кишки возникает, скорее всего, из-за того, что кишечник «раздражают» колонии «неправильных» микробов. Эта гипотеза выглядит весьма правдоподобно: быстрый приступ поноса, вызванного бактериями, попавшими в организм вместе с грязной водой или недожаренной курицей, переходит в хроническую дисфункцию кишечника, потому что прежний микробный баланс в нем нарушился. Но если в болезни, сопровождаемой диареей, часто действительно можно обвинить конкретный вид патогенных бактерий — например, Campylobacter jejuni, вызывающих кампилобактериоз при отравлениях сырой курятиной, — то ответственность за СРТК нельзя целиком возложить на какой-то один вид микробов. Проблема скорее в относительных количествах тех микроорганизмов, которые мы обычно называем «дружественными». Возможно, критически сокращается численность одних или, наоборот, чрезмерно плодятся другие. Может быть, какой-то вид, который в нормальных условиях не представляет опасности, вдруг начинает бесчинствовать, почувствовав свою полную безнаказанность.
Если во внутрикишечном сообществе микробов, наблюдаемом у больных СРТК, не обнаруживается какого-то явного инфекционного «игрока», виновного в заболевании, то почему дисбактериоз столь разрушительно влияет на работу кишечника? Ведь группы бактерий, присутствующие в кишечнике человека с СРТК, похоже, есть и в организме здоровых людей; неужели во всем виновата исключительно перемена в их численном соотношении? Пока медицина лишь ищет ответ на этот трудный вопрос, однако некоторые исследования уже выявили кое-какие любопытные факты. Хотя у больных СРТК нет язв на стенках кишечника, какие бывают при воспалительных заболеваниях, в их тканях наблюдается воспаление, которого не должно быть у здорового человека. Похоже на то, что организм пытается «вымыть» микробов из кишечника, открывая крошечные отверстия между клетками, выстилающими внутренние стенки кишки, и пропуская туда воду.
Легко понять, как нарушение микробного баланса в кишечнике может привести к СРТК. Но как быть с кишечной проблемой другого рода — чрезмерным расползанием человека в талии? Может быть, и в этом случае микрофлора — то самое недостающее звено между «входящими» и «исходящими» калориями?
В Швеции подходят к проблеме ожирения очень серьезно — на государственном уровне. Хотя в списке «толстяков» Швеция занимает лишь 90-е место в мире и является одной из самых «стройных» стран Европы, именно здесь проводится больше всего хирургических операций по шунтированию желудка. Кроме того, шведы позаботились о введении особого «жирного налога» на высококалорийные продукты, а врачи назначают слишком полным пациентам занятия гимнастикой. И еще Швеция — родина человека, который внес важнейший вклад в изучение ожирения.
Фредрик Бекхед — профессор микробиологии Гётеборгского университета, однако в его лаборатории вы увидите не чашки Петри и не микроскопы, а сотни мышей. Подобно человеку, мыши представляют собой ходячую среду обитания внушительного числа микробов, большая часть которых живет в кишечнике. Но мыши Бекхеда — особенные. Поскольку они появились на свет путем кесарева сечения, а затем содержались в стерильных камерах, на них нет ни одного микроба. Каждая такая мышь — «чистая страница», безмикробное стерильное существо, а это значит, что команда Бекхеда может в любой момент заселить их организм любым требуемым видом микробов.
В 2004 году Бекхед начал сотрудничать с ведущим мировым экспертом в области микрофлоры — Джеффри Гордоном, профессором Университета Вашингтона в Сент-Луисе (Миссури). Гордон заметил, что безмикробные мыши отличаются особенной худобой, и они с Бекхедом задумались: не оттого ли это, что у них в кишечнике не живут бактерии? Они поняли, что до той поры не проводилось серьезных исследований, объясняющих роль микробов в обмене веществ у животных. Поэтому первый вопрос, которым задался Бекхед, был очень прост: являются ли кишечные микробы причиной увеличения веса у мышей?
Чтобы ответить на него, Бекхед вырастил нескольких безмикробных мышей до зрелого возраста, а затем нанес на их шерстку содержимое слепой кишки (короткого и толстого первого сегмента толстого кишечника, от которого отходит аппендикс) тех мышей, которые родились естественным путем. Как только безмикробные мыши облизали шерстку, их кишечник заселили те же микробы, которые обитают внутри их обычных сородичей. Затем случилось нечто удивительное: они стали толстеть. Мыши не просто поправились: всего за 14 дней масса тела каждого грызуна увеличилась на 60 %! А ели они даже меньше, чем раньше.
Похоже, от колонизации мышиных кишечников выиграли не только микробы-новоселы, но и сами мыши. Всем известно, что микробы, живущие в кишках, питаются непереваренными остатками пищи, однако никто еще не пытался узнать, какой именно вклад в потребление калорий вносят участники этого «второго раунда» пищеварительного процесса. Поскольку микробы помогали мышам извлекать дополнительную энергию из съеденного корма, те могли обходиться меньшим количеством пищи. С точки зрения интересующей нас проблемы питания это действительно важный момент. Если микрофлора определяет количество калорий, которое мыши способны извлечь из пищи, то не означает ли это, что она имеет непосредственное отношение к ожирению?
Микробиолог Рут Ли, работавшая в лабораторной группе Джеффри Гордона, предположила, что микробы у тучных животных могут отличаться от микробов у худых. Чтобы выяснить это, она решила исследовать генетически тучных мышей-мутантов линии ob/ob. Эти страдающие ожирением мыши втрое толще нормальных особей своего вида. Они имеют почти шарообразную форму тела и практически непрерывно едят. На первый взгляд это какой-то совершенно особый вид мышей, но на самом деле у них имеется одна-единственная мутация в ДНК, которая заставляет их постоянно есть и жиреть. Эта мутация происходит в гене, отвечающем за образование лептина — гормона, подавляющего аппетит (и у мышей, и у людей), когда организм запасает достаточно жира. В отсутствие лептина, функция которого — сообщать мозгу о сытости, мыши породы ob/ob становятся поистине ненасытными.
Расшифровав последовательности ДНК бактерий, живущих в кишечнике мышей ob/ob, и выяснив, какие виды там представлены, Ли получила возможность сравнить микрофлору жирных и худых мышей. Оказалось, что у обеих линий преобладают две группы бактерий — бактероиды (тип Bacteroidetes) и фирмикуты (тип Firmicutes). Но у жирных мышей бактероидов было вдвое меньше, чем у худых, а недостающую численность восполняли фирмикуты.
Ли заинтересовало обнаруженное различие в соотношении фирмикутов и бактероидов, и она задумалась: может быть, здесь и кроется ключ к проблеме ожирения? Она сравнила микрофлору полных и худых людей — и обнаружила точно такое же соотношение: у полных людей имелось гораздо больше фирмикутов, а у худых — больше бактероидов. Казалось, что все даже слишком просто: неужели между ожирением и составом кишечной микрофлоры настолько прямая связь? И какую роль играют микробы у тучных мышей и людей: являются ли они причиной ожирения или, наоборот, лишь его следствием?
Выяснить это удалось третьему участнику лабораторной группы Гордона — работавшему над докторской диссертацией Питеру Тернбау. Тернбау обратился к тем же генетически тучным мышам, что и Ли, только он пересадил их микробов безмикробным мышам. Одновременно он пересадил второй группе подопытных безмикробных мышей микрофлору нормальных худых мышей. Мышам из обеих групп давали абсолютно одинаковое количество корма, однако спустя две недели мыши, колонизованные «тучной» микрофлорой, растолстели, а мыши, получившие «тощую» микрофлору, — нет.
Эксперимент Тернбау показал не только то, что кишечные микробы заставляют мышей толстеть, но еще и то, что микробы могут передаваться от одних особей к другим, причем можно не ограничиваться передачей бактерий от тучных мышей худым. Что, если пойти дальше — например, взять микробов у худых людей и пересадить их полным? Это позволило бы людям терять вес без всяких диет. Терапевтический — и коммерческий — потенциал такого метода не укрылся от Тернбау и его коллег, и они запатентовали идею изменения микрофлоры как средство, потенциально способное избавить нас от ожирения.
Но прежде чем радоваться лекарству от ожирения, необходимо узнать, как работает этот механизм. Что же делают эти микробы, если в результате мы толстеем? Как и раньше, микрофлора тучных мышей, участвовавших в эксперименте Тернбау, содержала больше фирмикутов, чем бактероидов; по всей видимости, именно это различие и определяло способность мышей извлекать большее количество энергии из пищи. Эта гипотеза опровергает один из основных постулатов «теории ожирения». Получается, подсчет «входящих» калорий не должен сводиться лишь к учету еды, которую человек съедает. Важно измерить количество энергии, которое человек усваивает. Тернбау вычислил, что мыши с «жирной» микрофлорой извлекали из съедаемого корма на 2 % калорий больше. То есть из той пищи, из которой худые мыши усваивали 100 калорий, жирные мыши «выжимали» 102 калории.
На первый взгляд, это совсем немного, однако за год или за более длительный срок «набегают» лишние килограммы. Представим женщину среднего роста — 162,5 см, которая весит 62 кг и имеет здоровый индекс массы тела (ИМТ = вес в килограммах ? квадрат роста в метрах) — 23,5. Каждый день она потребляет 2000 калорий, но если ее кишечник населяет «жирная» микрофлора, то усвоение лишних 2 % калорий выливается в лишние 40 калорий в день. Если эта лишняя энергия не расходуется, то дополнительные 40 калорий за год будут превращаться (по крайней мере теоретически) в лишние 1,9 кг. За 10 лет «набежит» 19 кг: таким образом, женщина будет весить уже 81 кг, а ее ИМТ составит 30,7, что соответствует ожирению. И все это — из-за 2 % лишних калорий, которые извлекают из пищи кишечные бактерии?
Эксперимент Тернбау заставил полностью пересмотреть проблему человеческого питания. Содержание калорий в пище обычно подсчитывается на основе стандартных таблиц преобразования, где каждому грамму углеводов соответствует 4 калории, каждому грамму жира — 9 калорий и так далее. Ярлыки на упаковках продуктов представляют их пищевую ценность как некую постоянную величину. Например, мы можем прочитать, что в йогурте содержится 137 калорий, а в ломтике хлеба — 69 калорий. Однако Питер Тернбау показал, что не все так просто. Может быть, йогурт действительно содержит 137 калорий для человека с нормальным весом, но ведь он может содержать 140 калорий для человека с лишним весом и для человека, имеющего другой набор кишечных микробов. Казалось бы, разница незначительная, но со временем и она сказывается на фигуре.
Если ваши микробы трудятся с вами заодно, извлекая энергию из пищи, значит, количество калорий, которое вы усвоите из съеденного, определяет именно ваше микробное сообщество, а не стандартная таблица преобразования. Вероятно, это и объясняет неудачи тех людей, которые соблюдали разные диеты, но так и не смогли похудеть. Казалось бы, тщательно продуманная диета, основанная на строгом подсчете калорий в рекомендуемых порциях, должна неизменно приводить к желаемому результату — ежедневному «недобору» точного количества калорий в течение продолжительного периода и, следовательно, к потере лишних килограммов. Однако если «входящие калории» оцениваются неверно, если в действительности их поступает больше, то вес в итоге не меняется, а может быть, даже увеличивается. Эта идея нашла подтверждение и в другом эксперименте. Его провел в 2011 году Рейнер Джампертс из Национального института здравоохранения в Финиксе (Аризона). Джампертс составил для группы добровольцев диету с фиксированным содержанием калорий, а потом измерял количество калорий, остававшихся в их стуле по окончании пищеварительного процесса. У худых добровольцев, перешедших на высококалорийную диету, произошел резкий рост числа фирмикутов по сравнению с числом бактероидов. Эта перемена в составе кишечной микрофлоры сопровождалось значительным уменьшением количества калорий, выводимых из организма со стулом. После того как микробный баланс нарушился, люди начали усваивать по 150 лишних калорий в день, хотя рацион и количество пищи оставались неизменными.
Наша способность усваивать энергию из еды зависит от набора микробов. После того как в тонкой кишке съеденная пища максимально переваривается и усваивается, остатки перемещаются в толстую кишку, где и живет большая часть микробов. Здесь у них кипит работа, совсем как на заводе или фабрике, с разделением труда: каждый вид принимается за свои любимые молекулы и извлекает из них все, что может. Прочее остается в достаточно простой форме, и кое-что мы еще усваиваем через клетки, выстилающие стенки толстой кишки. Например, один штамм бактерий обладает генами, необходимыми для расщепления аминокислотных молекул, поступающих из мяса. Другой штамм лучше всего справляется с расщеплением длинноцепочечных углеводных молекул, которые содержатся в зеленых овощах. А у третьего лучше всего получается подбирать молекулы сахара, которые не успели усвоиться в тонкой кишке. От выбранной нами диеты зависит состав живущих внутри нас микробных штаммов. Так, в организме вегетарианца, скорее всего, окажется не слишком много бактерий из группы, специализирующейся на аминокислотах, потому что для успешного размножения им необходимо регулярное поступление мяса.
Бекхед предположил, что количество энергии, извлекаемой нами из пищи, зависит от задачи, которую привыкла выполнять наша микробная фабрика. Если вегетарианец вдруг решит нарушить привычный пост и отведать жаркое из кабана, то, скорее всего, у него в кишечнике просто не окажется достаточного количества микробов, любящих аминокислоты, чтобы извлечь из мяса наибольшую пользу. Зато у заядлого мясоеда нужные микробы имеются в изрядном количестве, поэтому он усвоит из съеденного жаркого больше калорий, чем вегетарианец. То же относится и к прочим питательным веществам. У человека, потребляющего мало жирной пищи, окажется очень мало микробов, специализирующихся на жирах, и если он, против обыкновения, вдруг съест пончик или шоколад, то эта случайная пища пройдет по его толстой кишке практически незамеченной, то есть содержащиеся в ней лишние калории не будут усвоены организмом. А вот у того, кто привык каждый день баловать себя сдобной выпечкой, имеется большая популяция охочих до жира бактерий, которые с нетерпением ждут очередного пончика, чтобы разложить его на первоэлементы и заодно обеспечить лакомку солидной дозой калорий.
Бесспорно, количество калорий, которые мы усваиваем из пищи, имеет большое значение, однако дело не только в количестве энергии, которое добывают для нас наши микробы, но и — что гораздо важнее — в том, как именно они заставляют организм распорядиться этой энергией. Используем ли мы ее сразу для управления мышцами и внутренними органами? Или же запасаем впрок — на случай, если нечего будет есть? Какую из этих стратегий выбирает организм, зависит от наших генов. Но дело тут не в особых вариантах генов, унаследованных от родителей, а в том, какие именно гены «включаются» или «выключаются», какие будут «вызваны на работу», а какие до поры продолжат «отдыхать».
Наш организм сам «включает» и «выключает» гены, «вызывает» их на работу и «отправляет в отпуск», используя всевозможных химических посредников. Вот почему, например, клетки, из которых состоят наши глаза, выполняют совсем иные задачи, нежели клетки, образующие печень. А клетки мозга функционируют днем, пока мы заняты разной работой, совсем иначе, чем ночью, когда мы крепко спим. Однако наш организм — не единственный, кто распоряжается нашими генетическими данными. Микробы внутри нас тоже имеют право голоса и контролируют некоторые из наших генов, приспосабливая их под свои нужды.
Представители микрофлоры могут увеличить производство энергии, активизировав те гены, которые способствуют ее накоплению в наших жировых клетках. Почему бы и нет? Ведь микрофлора процветает благодаря тому, что живет внутри человека, который помогает ей благополучно пережить голодные времена. «Жирная микрофлора» подстегивает эти гены, заставляя организм запасать лишнюю энергию из пищи в виде жировых отложений. Как ни досадно это для тех, кто хочет сохранить желаемый вес, такие манипуляции с контролем над генами в целом выгодны нам: это помогает извлекать максимальную пользу из пищи и откладывать лишнюю энергию про запас, «на черный день». В прошлом, когда в жизни людей чередовались периоды сытости и голода, такие запасы нередко спасали им жизнь.
Таким образом, вопрос о «входящих калориях» касается не только продуктов, которые мы отправляем в рот. Необходимо учитывать, сколько энергии усваивается в кишечнике, в том числе с помощью микробов. Вопрос об «исходящих калориях» тоже очень сложен: он не исчерпывается тем, сколько энергии мы тратим на физическую активность. Нужно представлять себе, как именно наш организм распоряжается энергией: откладывает про запас или сразу сжигает. Один человек усваивает и запасает больше энергии, чем другой, в зависимости от поведения своих микробов, однако возникает новый вопрос: почему у людей, усваивающих больше энергии и запасающих больше жира, насыщение не наступает раньше? Если они уже усвоили достаточно калорий и запасли впрок нужный объем жира, почему они не останавливаются вовремя и продолжают есть?
Человеческим аппетитом управляет множество факторов — от непосредственного физического ощущения полного желудка до гормонов, которые сообщают мозгу, сколько энергии запасено в виде жира. Одним из таких гормонов является химическое вещество, о котором я уже упоминала, рассказывая о генетически тучных мышах, — лептин. Он вырабатывается непосредственно жировыми тканями, поэтому чем больше у нас жировых клеток, тем больше лептина поступает в кровь. Это отлично устроенная система: она автоматически информирует мозг о том, что мы сыты, как только мы накапливаем нормальное, здоровое количество жира, после чего аппетит угасает: ведь мы уже насытились.
Так почему же люди не теряют интереса к еде, когда начинают толстеть? В 1990-х годах, когда ученые открыли лептин — благодаря тем самым генетически тучным мышам ob/ob, которые неспособны сами вырабатывать это вещество, — многие воодушевились: а что, если использовать этот гормон для лечения пациентов, страдающих ожирением? Когда мышам ob/ob впрыскивали лептин, они быстро худели: начинали меньше есть, больше двигаться и за месяц сбрасывали почти половину прежнего веса. Если лептин вводили нормальным, худым мышам — те тоже теряли в весе. Раз лептин так действует на мышей, может быть, из него получилось бы лекарство и для человека?
Ответ на этот вопрос — как явствует из продолжающейся эпидемии ожирения — отрицательный. Когда полным людям делали инъекции лептина, это никак не влияло ни на их вес, ни на их аппетит. Зато эта обескураживающая неудача пролила свет на истинную природу ожирения. В отличие от мышей ob/ob люди толстеют не от дефицита лептина. Напротив, у полных людей обнаруживается повышенный уровень лептина: ведь у них имеются лишние жировые ткани, которые производят этот гормон. Беда в том, что их мозг оказывает сопротивление действию лептина. Когда худой человек набирает немного веса, его организм начинает вырабатывать больше лептина, что приводит к снижению аппетита. А мозг полного человека просто не воспринимает сигналы лептина, хотя его вырабатывается очень много, поэтому люди с избыточным весом никогда не ощущают сытости.
Сопротивляемость мозга лептину, похоже, указывает на важное явление. При ожирении кардинально меняется действие нормальных механизмов, регулирующих аппетит и накопление энергии. Лишние жировые прослойки — это не просто место, куда можно «сложить» нерастраченные калории. Это скорее центральный пункт управления запасами энергии, работающий по принципу термостата в холодильнике. Когда жировые клетки в организме наполняются липидами (жирами) до нормального состояния, «термостат» выключается, уменьшая аппетит, чтобы человек прекратил есть и не запасал лишней энергии. Когда жировые запасы истощаются, внутренний регулятор включается снова, пробуждая аппетит и заставляя человека поесть и запасти еще немного жира. Как и у садовых славок, набор веса происходит не потому, что человек ест больше: все дело в изменении биохимической стратегии, в соответствии с которой организм начинает иначе распоряжаться энергией. Этот «эффект славки» переворачивает представление о том, что для сохранения веса достаточно поддерживать баланс между потреблением пищи и уровнем физической активности. Если это представление неверно, значит, ожирение, возможно, не следует называть «болезнью неправильного образа жизни», в которой виноваты чревоугодие и лень: правильнее считать его заболеванием, имеющим пока непонятное внутреннее происхождение.
Если вам кажется, что это слишком смелая гипотеза, задумайтесь: еще несколько десятилетий назад «все знали», что язва желудка развивается из-за стресса и кофеина. Считалось, что эта болезнь, как и ожирение, вызвана неправильным образом жизни: стоит только изменить привычки — и все как рукой снимет. Врачи давали пациентам простейшие советы: не волноваться и пить воду. Это не помогало, люди приходили на прием снова и снова, а кислота продолжала прожигать им желудок. Врачи, видя неудачи, делали казавшиеся очевидными выводы: значит, сами пациенты и виноваты: не прислушивались к их умным советам.
Однако в 1982 году двое австралийских ученых — Робин Уоррен и Барри Маршалл — наконец добрались до истины. Причиной язв и сопряженного с ними гастрита оказалась бактерия Helicobacter pylori, каким-то образом попадающая в желудок. Стресс и кофеин лишь обостряли течение этих заболеваний. Научное сообщество встретило гипотезу Уоррена и Маршалла в штыки и так яростно обрушилось на них, что Маршалл решил сам выпить раствор с Helicobacter pylori и тем самым заразить себя гастритом, чтобы доказать обнаруженную взаимосвязь. Врачебному сообществу понадобилось 15 лет, чтобы признать правоту австралийцев. Теперь существуют специальные антибиотики — дешевое и эффективное средство, навсегда избавляющее человека от язвы. В 2005 году Уоррен и Маршалл получили Нобелевскую премию по медицине и физиологии за свое открытие, благодаря которому все узнали, что язва желудка — вовсе не болезнь «образа жизни», как считалось ранее, а результат инфекции.
Никхил Дхурандхар со своей идеей о вирусе тоже бросил вызов догме, согласно которой ожирение — болезнь, вызываемая обжорством. Чтобы проверить гипотезу о том, что люди могут толстеть из-за вирусной инфекции, ему необходимо было переключиться с медицинской практики на научную работу. Дхурандхар переехал с семьей в США, надеясь найти там средства на научно-исследовательский проект, который помог бы ему ответить на поставленные вопросы. Конечно, это был очень смелый шаг — ведь он рисковал столкнуться с противодействием авторитетных научных кругов. Но в итоге усилия окупились.
За два года после переезда в Америку Дхурандхару так и не удалось найти сторонников, которые поддержали бы его в стремлении исследовать куриный вирус. Он уже был готов сдаться и вернуться в Индию, как вдруг один диетолог, профессор Ричард Аткинсон из Университета Висконсина, согласился взять его на работу. Когда Дхурандхар уже был готов к экспериментам, возникло новое препятствие: американские власти отказали ему в разрешении провезти в США куриный вирус — а вдруг он и впрямь вызывает ожирение?
Аткинсон и Дхурандхар разработали новый план. Они решили для начала изучить какой-нибудь другой вирус — уже имеющийся в Америке, — в надежде обнаружить, что он тоже окажется виновен в наборе веса. Они взяли лабораторный каталог и остановили выбор на вирусе, который вызывает респираторные инфекции. Ученые заподозрили, что он похож на тот самый куриный вирус, и заказали его по почте. Это был аденовирус 36, или сокращенно Ad-36.
Дхурандхар и в этот раз начал эксперимент с группы кур. Он инфицировал половину группы вирусом Ad-36, а вторую половину — другим аденовирусом, который встречается у птиц чаще. Потом они с Аткинсоном стали ждать: растолстеют ли куры от вируса Ad-36, как от индийского вируса?
Если это произойдет, значит, можно будет считать, что Дхурандхар сделал важное открытие. Он сможет объявить, что переедание и малоподвижный образ жизни — не единственные причины ожирения у людей; что эпидемия ожирения, возможно, имеет совсем другое происхождение; что ожирение — это не результат безволия, а в ряде случаев инфекционная болезнь. Наконец, из гипотезы Дхурандхара следовал бы самый неожиданный вывод — ожирение может быть заразным.
Если посмотреть на карты, отражающие распространение эпидемии ожирения по США за последние 35 лет, действительно можно подумать, что речь идет о какой-то заразной болезни, которая перекидывается на все новые регионы. Эпидемия вспыхнула в юго-восточных штатах, а оттуда начала быстро распространяться дальше. По мере того как все больше людей толстело в «очаге» возникновения болезни, она двигалась на север и запад, охватывая все более значительные площади. Новые «горячие точки» появлялись в крупных городах, откуда в свой черед разбегались новые «волны» болезни. Хотя в некоторых исследованиях отмечалась эта особенность, очень напоминающая картину распространения инфекционных болезней, обычно ее объясняли экспансией «обесогенной [способствующей ожирению] среды» — ресторанов быстрого питания, супермаркетов с высококалорийными продуктами и малоподвижного образа жизни.
В одном социологическом исследовании выяснилось, что ожирение иногда распространяется очень странным образом: как заразная болезнь, которая передается от человека к человеку. Проанализировав показатели веса и социальные связи более чем 12 тысяч человек на протяжении 32 лет, ученые обнаружили, что шансы набрать лишний вес тесно связаны с тем, толстеют ли представители вашего непосредственного окружения, самые близкие друзья и родные. Например, если супруг(а) человека страдает ожирением, то риск растолстеть для него возрастает на 37 %. Что ж, ничего удивительного, наверное, подумаете вы, скорее всего, у них примерно одинаковый рацион. Но то же относится и ко взрослым братьям и сестрам, хотя большинство из них живет отдельно. Что еще более поразительно, риск человека набрать лишний вес увеличивается на 171 %, если тучным становится его ближайший друг. И дело вовсе не в том, что мы выбираем себе в друзья людей с тем же весом, что у нас: речь идет о людях, которые были знакомы очень давно, еще до того, как располнели. Соседи, не принадлежавшие к числу друзей, не подвергались повышенному риску набрать вес, а значит, нельзя утверждать, что отдельные группы населения подвергаются большему риску только из-за открытия закусочных с фастфудом или закрытия спортзалов в конкретном районе.
Конечно, существует множество возможных социальных причин этого феномена — например одновременная перемена отношения к ожирению или совместное употребление нездоровой пищи, — однако к перечню объяснений стоит добавить и гипотезу о передаче вируса. Даже если главным виновником является не вирус, изученный Дхурандхаром, существует много других микробов, которые оказываются под подозрением. Возможно, тот факт, что «обесогенные» представители микрофлоры обживают организмы людей, тесно общающихся между собой, тоже влияет на среду, способствующую ожирению, и облегчает его распространение. Ведь близкие друзья, как правило, чаще бывают друг у друга дома, едят за одним столом, пользуются одной ванной — а значит, им проще обмениваться микробами. И возможно, этот обмен благоприятствует экспансии ожирения.
Настал последний день эксперимента, который Дхурандхар проводил на курах. Результаты оправдали те жертвы, на которые пошел он и его семья, оставив родной дом в Индии. Как и тот первый, индийский вирус, Ad-36 заставил инфицированных кур растолстеть, тогда как птицы из контрольной группы, зараженные другим вирусом, остались худыми. Дхурандхар наконец смог опубликовать свое исследование в научных журналах. Впрочем, теперь возникло много новых вопросов: оказывает ли вирус Ad-36 точно такое же действие на людей? Может ли быть, что в ожирении людей тоже виноват вирус?
Дхурандхар и Аткинсон понимали, что нельзя намеренно заражать этим вирусом людей: ведь если он действительно заставляет инфицированных набирать вес, вылечить добровольцев от ожирения уже не удастся. Поэтому опыт пришлось ставить на родственном человеку животном из отряда приматов — на маленькой обезьяне мармозетке. Как и в случае с курами, зараженные мармозетки начали быстро набирать вес. Дхурандхар осознал, что он на пороге большого открытия. Чтобы понять, связан ли этот вирус хоть в какой-то степени с ожирением у людей, он решил проверить кровь сотен добровольцев на содержание антител против Ad-36. Выяснилось, что 30 % тучных добровольцев ранее уже сталкивались с этим вирусом; между тем у худых добровольцев этот показатель не превысил 11 %.
Ad-36 является удачным примером, иллюстрирующим рассмотренный ранее «эффект славки». Дело не в том, что зараженные вирусом куры начинают больше есть или меньше двигаться, а в том, что организм начинает запасать больше энергии из пищи, откладывая ее в виде жира. Как и бактерии, обитающие в организме полного человека, Ad-36 вмешивается в нормальную систему накопления энергии. Остается неизвестным, какова доля вины этого вируса в эпидемии ожирения, однако факт подтверждается: ожирение не всегда является следствием одного только образа жизни — переедания и малоподвижности. Скорее это дисфункция той системы организма, которая отвечает за накопление энергии.
Теоретически возможно точно подсчитать, насколько поправится человек, если станет потреблять с пищей определенное количество лишних калорий. Каждые 3500 калорий, потребленные сверх необходимого, должны преобразоваться в 1 фунт, или 353,6 г жира. Не имеет значения, съедим ли мы этот излишек за один день или за целый год, результат в теории должен быть одинаков: мы поправимся на этот самый фунт или за день, или за год.
Однако на практике все не так. Уже в самых ранних исследованиях набора веса цифры не сходились. В ходе одного эксперимента исследователи давали 12 парам однояйцевых близнецов-мужчин по 1000 лишних калорий в день в течение 6 дней в неделю, на протяжении 100 дней. В сумме каждый из них потребил на 84 тысячи калорий больше, чем требовалось организму. Согласно теории, по окончании эксперимента каждый участник должен был набрать в весе ровно 24 фунта (8 кг 486 г). В реальности все оказалось не так просто. Во-первых, даже средний показатель набранного веса оказался намного меньше, чем предписывала арифметика, — всего 18 фунтов (6 кг 365 г). Однако существенные расхождения, обнаруженные при наборе веса разными участниками, полностью исключили возможность применения строгого арифметического подхода к подсчету изменений в весе. Человек, набравший в весе меньше всех, «отделался» 9 фунтами (3 кг 182 г): это составило всего треть прогнозируемой прибавки. А мужчина, опередивший остальных, поправился на 29 фунтов (10 кг 254 г) — заметно сильнее, чем ожидалось. Так что спрогнозированные показатели прибавки в весе («приблизительно 24 фунта с небольшой погрешностью») оказались неточными. Арифметические предсказания диетологов были так далеки от истины, что стало понятно: ориентироваться на них совершенно бессмысленно.
Уже тот факт, что реальная прибавка в весе может так сильно отличаться от предсказанной путем подсчета потребленных и потраченных калорий, показывает, что «эффект славки» наблюдается не только у перелетных птиц и у млекопитающих, впадающих в зимнюю спячку. Конечно, законы термодинамики невозможно опровергнуть: для того чтобы вес оставался неизменным, потребленная энергия должна быть равна потраченной. Однако здесь важно другое: за регулирование количества усваиваемых калорий, и тем более калорий, подлежащих расходованию либо запасанию впрок, отвечают существующие внутри нашего тела механизмы, которые учитывают не только количество съеденной пищи и уровень физической активности.
История с Ad-36 служит хорошим примером того, как это может работать. Жировая ткань, находящаяся под кожей и окружающая внутренние органы, состоит из клеток, которые обычно остаются пустыми и ждут, когда их наполнят жиром, чтобы запасти энергию. В организме кур, инфицированных Ad-36, вирус заставлял эти клетки заполняться жиром, даже если не было большого количества лишней энергии для откладывания про запас. Этим курам, чтобы толстеть, не приходилось есть больше: их организм сам отправлял энергию в «кладовую» жира, вместо того чтобы расходовать ее как-то иначе.
Может быть, при ожирении у людей тоже происходит нечто подобное? Может быть, полные люди запасают жир не так, как худые? Патрис Кани, профессор кафедры диетологии и метаболизма из Лёвенского католического университета в Бельгии, знал не только о том, что у полных людей существует сопротивляемость действию лептина — гормона сытости, — но и о том, что в их жировых тканях имеются явные признаки болезни: среди жировых клеток в огромном количестве обнаруживаются иммунные клетки, как будто там происходит борьба с инфекцией.
Кроме того, Кани знал, что, когда худые люди запасают энергию, у них образуется больше жировых клеток, причем каждая заполняется совсем небольшим количеством жира. А вот у полных людей такого здорового процесса накопления энергии не происходит. Вместо того чтобы образовывать большее число жировых клеток, их организм расширяет уже имеющиеся жировые клетки, набивая в них все больше и больше жира. По мнению Кани, и воспаление, и отсутствие новых жировых клеток явно указывают на то, что у полных людей нарушен здоровый процесс накопления энергии, а вместо него наблюдается какое-то болезненное состояние. Это совсем не похоже на нормальный временный набор веса, в теории призванный помочь людям пережить суровую и голодную зиму. Это куда больше напоминает какую-то особую болезнь.
Кани предположил, что и в воспалении, и в изменении способа запасать жир виновата «жирная» микрофлора. Он знал, что некоторые бактерии, живущие в кишечнике, окутаны особыми молекулами — липополисахаридами (ЛПС), которые действуют на человеческий организм как токсины, если попадают в кровь. Разумеется, Кани выяснил, что у полных людей уровень ЛПС в крови повышен и что это запускает воспалительный процесс в их жировых клетках. Что еще любопытнее, ЛПС мешают образовываться новым жировым клеткам, и именно поэтому уже существующим жировым клеткам приходится переполняться и раздуваться.
Это был настоящий прорыв. Оказалось, что жир у полных людей — это не просто слои накопленной про запас энергии, а жировая ткань, которая образовалась с нарушением биохимических процессов, и виноваты в этом сбое, по-видимому, липополисахариды. Но как же ЛПС попадали из кишечника в кровь?
Среди микробов, в разных количествах присутствующих в кишечнике худых и толстых людей, есть вид, который называется Akkermansia muciniphila. Между численностью этих бактерий и весом тела прослеживается четкая связь: чем меньше в организме человека аккермансий, тем выше у него индекс массы тела. У худых людей бактерии этого вида составляют около 4 % от всего микробного сообщества, а вот у полных их практически нет. Как явствует из названия, эта бактерия живет в толстом слое слизи, которая обволакивает стенки кишечника (слово muciniphila буквально переводится с латыни как «любящая слизь»). Эта слизь служит своего рода барьером, мешающим микрофлоре проникать в кровь, где она может натворить много бед. Количество аккермансий, имеющихся у человека, соотносится не только с его индексом массы тела. Чем ниже уровень присутствия этих бактерий в организме, тем тоньше слой слизи в кишечнике и тем больше ЛПС проникает в кровь.
Может показаться, будто аккермансия просто пользуется тем, что у худых людей имеется более толстый слой слизи, однако в действительности все ровно наоборот: именно аккермансия побуждает клетки стенок кишечника образовывать больше слизи. Бактерии посылают химические сигналы, «вызывающие» те человеческие гены, которые отвечают за выработку слизи. Таким образом бактерии обеспечивают себя комфортным жилищем и в то же время мешают ЛПС попадать в кровоток.
Стенка кишечника
Кани задумался: если эта бактерия способна повышать густоту слизи в кишечнике, то, может быть, заодно она уменьшает уровень ЛПС и мешает человеку набирать лишний вес? Он попробовал ввести аккермансию в рацион группы мышей — и у них действительно упал уровень ЛПС, жировая ткань опять начала вырабатывать новые здоровые клетки, а самое главное — животные стали терять вес. Кроме того, мыши, получавшие с едой аккермансию, сделались восприимчивее к лептину, то есть аппетит у них уменьшился. Значит, мыши растолстели не потому, что слишком много ели, а потому, что ЛПС заставляли их организм запасать энергию впрок вместо того, чтобы расходовать ее. Как и предполагал Дхурандхар, эта перемена в стратегии накопления жира, очень похожая на ту, что наблюдается у садовых славок, показывает, что не всегда люди набирают лишний вес исключительно из-за переедания. Иногда к ожирению может приводить болезнь.
Сделанное Кани открытие, а именно — что аккермансия защищает мышей от ожирения, — может стать поистине революционным. Он надеется испытать действие бактерии на полных людях, полагая, что ее удастся использовать для борьбы с лишним весом. В сущности, нам еще предстоит выяснить, почему в организме полных людей резко уменьшается численность аккермансий. Есть несколько любопытных моментов: когда мышей заставляют толстеть, переводя их на более богатую жирами диету, популяция аккермансии значительно сокращается, а если эта диета дополняется растительными волокнами, то численность бактерий в организме снова повышается до нормального здорового уровня.
По прогнозам, к 2030 году иметь лишний вес или страдать ожирением будет уже 86 % населения США. К 2048 году худых американцев совсем не останется. В течение пятидесяти лет мы пытались бороться с ожирением, убеждая людей меньше есть и больше двигаться. Это не помогло. Хотя мы тратим огромные деньги, чтобы похудеть или сохранить стройность, ежегодно армию полных и страдающих от ожирения людей пополняют миллионы взрослых и детей. И все равно мы продолжаем подходить к лечению ожирения точно так же, как подходили полвека назад, — с теми же ничтожными результатами.
Сегодня единственным надежным средством борьбы с ожирением является хирургическая операция по шунтированию желудка. Считается, что пациентам, которые безуспешно пытались похудеть с помощью диет, следует уменьшить объем желудка до размеров куриного яйца, чтобы они не могли переедать. При этом медицина исходит из простого предположения: раз эти люди не смогли придерживаться диеты, значит, необходимы решительные действия, чтобы снизить потребление ими калорий. Через несколько недель после такой операции человек теряет уже полтора-два десятка килограммов.
Очевидно, такое вмешательство в работу организма успешно срабатывает, поскольку человеку уже не нужно держать себя в руках: при всем желании он уже физически не может съесть за один прием порцию больше детской. Но, похоже, помимо принудительного ограничения размера порции, здесь действует что-то еще. Через неделю после шунтирования желудка кишечная микрофлора перестает быть типичной для полного человека и больше напоминает микрофлору худого человека. Соотношение фирмикутов и бактероидов переворачивается, и численность популяции аккермансии возрастает приблизительно в 10 тысяч раз. Аналогичные операции по шунтированию желудка у мышей приводят к тем же изменениям в составе их кишечной микрофлоры. Однако мнимые операции — при которых на желудке лишь делаются разрезы, которые потом зашиваются, — не дают того же результата. Между тем даже перенос микрофлоры из организма мыши, которой сделали шунтирование желудка, в организм безмикробной мыши приводит к резкой потере веса. Похоже, изменение в численности микробных видов вызывает перенаправление питательных веществ, ферментов и гормонов. Возможно, пациенты начинают стремительно худеть вовсе не потому, что лишаются возможности есть помногу, а потому, что благодаря новой «худой» микрофлоре у них меняется способ регулирования энергии.
Через 25 лет после вспышки куриного вируса в Бомбее Ник-хил Дхурандхар стал председателем Общества по изучению ожирения в США. Его гипотеза вирусной природы ожирения обретает все новых сторонников в научных кругах, и он продолжает изучать возможные глубинные причины ожирения, которые пока заслоняются другими, более поверхностными, вроде дисбаланса входящих и исходящих калорий.
Микробы — и вирусы, и бактерии — явно указывают на то, что за механизмом ожирения скрывается что-то еще, кроме переедания и малоподвижного образа жизни. Количество энергии, которую мы усваиваем из пищи, и тот способ, которым организм распоряжается этой энергией и запасает ее, тесно связаны с особым микробным сообществом внутри нас. Если мы действительно хотим узнать истинные причины эпидемии ожирения, нам необходимо заглянуть внутрь себя, изучить свою микрофлору и задаться вопросом: что же такое мы делаем, что меняет издавна налаженные микробами процессы функционирования организма нормального, здорового (то есть худого) человека?
