Микробиота

Микробиота — невидимая армия микроскопических обитателей различных отделов нашего организма. Количество ее «невидимых бойцов» (микроорганизмов) практически равно количеству собственных клеток организма человека. Она вносит огромный вклад в наше здоровье. Почему? Попробуем разобраться.

Микробиота человека  – новый взгляд на микрофлору

Мириады различных микроорганизмов, живущие в человеческом организме, вступают в симбиотические взаимоотношения и друг с другом, и с организмом хозяина. Описание микроорганизмов в определенной совокупности потребовало введения понятия «микробиота».

Микробиота – общее название для всех микробных сообществ организма человека, которое точнее отражает их суть, нежели ранее использовавшийся термин «микрофлора», в большей степени ассоциировавшийся с растениями.

В зависимости от сосредоточения различают микробиоту репродуктивной системы, кишечника, мочевых путей, кожи, желчных путей и т. д. Было выявлено 5 локусов в нашем теле (биотопов) с максимальной представленностью микроорганизмов: кишечник, полость рта, кожа, мочеполовая система, верхние дыхательные пути.

Впечатляют следующие цифры и факты о микробиоте человеческого организма:

• Практически нет такого места, где бы не было бактерий.
• Общая масса, равная около 4 % от массы тела, превосходит массу сердца.
• Включает свыше 40 тысяч штаммов бактерий, принадлежащих более чем к 1500 родам.
• Представлена около 10 миллионами уникальных генов.
• Помимо бактерий включает грибы, вирусы, простейшие и нематоды.
• Состав уникален для каждого человека и отличается индивидуальной спецификой.
• Изменяется с возрастом и под влиянием параметров внешней и внутренней среды.

Понятие «микробиота» часто путают с похожим по звучанию — «микробиом». Предложенный в 2001 г. американским учёным Джошуа Ледербергом термин «микробиом»  определяется как совокупность всех геномов микробиоты человека. Интересно, что объем генетической информации только кишечной микробиоты в 100 раз больше, чем геном человека.

То есть если сравнивать понятия «микробиота» и «микробиом», то различия не в 2-х буквах, а в дефинициях и смыслах.

Почему микробиота так важна для человека?

Микробиота имеет важное значение для поддержания гомеостаза. Она, с одной стороны, воздействует на организм человека, а с другой стороны, взаимодействует с ним, приспосабливаясь к получаемым от него сигналам и изменениям.

Человеческий организм благодаря микроорганизмам приобретает функции, недоступные для кодировки собственным геномом:

• защита от вирулентных патогенов;
• синтез биологически активных веществ (гормонов, жирных кислот, пептидов, ферментов, аминокислот и витаминов);
• осуществление иммуногенной, антимутагенной или мутагенной функций;
• нейтрализация веществ, способствующих развитию злокачественных опухолей.

Кроме того, микробиота необходима для осуществления следующих процессов и  функций:

• формирование резистентности к колонизации (устойчивости к заселению посторонней микрофлорой);
• регуляция водно-солевого обмена, газового состава и редокс-потенциала полостей организма хозяина, в т.ч. кишечника;
• поддержание пищеварения и активация перистальтики кишечника;
• обезвреживание (детоксикация) токсичных агентов, синтезирующихся в организме в процессе обмена веществ и попадающих извне;
• морфокинетическое действие (сохранение нормального функционирования эпителиальных клеток, желез и слизистой оболочки кишечника).

Необходимо отметить, что бактерии обладают способностью продуцировать аналоги гормонов человека: норадреналина, тестостерона, серотонина, гистамина, дофамина. Эти вещества, попадая в системный кровоток, достигают головного мозга и оказывают влияние на «пищевые центры». В результате формируется спектр нашего отношения к еде от вкусовых симпатий и антипатий до целенаправленных поступков по обеспечению себя едой.

Таким образом, связь между головным мозгом и пищеварительной системой осуществляется через сенсорные, моторные и нейроэндокринные механизмы. А концепция оси «кишечник – головной мозг – кишечник» была принята врачами разных специальностей.

При дополнении данной концепции взаимодействием между микробиотой кишечника и иммунной системой ось может быть увеличена следующим образом: «кишечник – головной мозг – иммунная система – микробиота».

Связь микробиоты кишечника и иммунитета

Деятельность иммунной системы невозможна без регулирующего влияния микробиоты кишечника. Микроорганизмы производят специфические вещества, относящиеся к лигандам рецепторов иммунитета как врожденного, так и адаптивного: капсульные полисахариды, формилметионин-содержащие пептиды, флагеллин, полисахарид A Bacteroides fragilis и др.

Так, например, флагеллин является агонистом (стимулятором) находящихся на клетках иммунной системы специфических рецепторов TLR-5, относящихся к системе толл-подобных рецепторов (toll-like receptor, TLR). Активация TLR приводит не только к мощной стимуляции системы врожденного иммунитета, но и, как показали исследования, демонстрирует палитру терапевтических эффектов флагеллина, а именно:

• предотвращение повреждения тканей при ишемии-реперфузии,
• противоопухолевое и радиозащитное действие,
• блокировка развития болезни «трансплантат против хозяина»,
• ослабление проявлений аллергической астмы,
• свойства адъюванта при вакцинации (повышает ответную реакцию организма на инфекционный антиген, содержащийся в вакцине).

Именно микробиота кишечника помогает созреванию иммунной системы организма-хозяина, создавая условия для оптимального развития и функционирования иммунокомпетентных клеток.

В частности, «гигиеническая теория» развития аллергических и аутоиммунных заболеваний связывает катастрофический рост данной патологии с улучшением гигиенических условий. Излишнее соблюдение гигиенических стандартов даже там, где в этом нет необходимости, в т.ч. чрезмерное использование дезинфектантов, моющих средств и антибиотиков сопровождается оскудением микробного разнообразия у современных детей. Неполноценный контакт с микроорганизмами в ранние периоды развития кишечника ребенка влечет за собой такие последствия, как недостаточный уровень иммунологической толерантности,  инициация аллерго- и аутоиммунной патологии.

Микробиота тонкого кишечника не так многочисленна, как микробиота толстого кишечника, но ее миссия по обеспечению иммунного гомеостаза бесценна. Реализация данной миссии осуществляется благодаря одной из форм симбиоза — мутуализму: жизненно необходимому сосуществованию между микроорганизмами и лимфоидной тканью подвздошной кишки.

Влияние микробиоты на формирование иммунитета

В процессе формирования иммунитета важен комплексный механизм создания микробиотой сопротивления для проникновения и укоренения посторонней (в т.ч. патогенной) микробиоты, так называемой колонизационной резистентности. Резистентность  к колонизации организма человека «пришлыми» микроорганизмами обеспечивается способностью некоторых представителей нормальной микрофлоры адгезироваться (прилипать) на эпителии слизистой оболочки полых органов (кишечника, мочеточников и т.д.) и создавать на ней «пристеночный слой» (биопленку). Этот слой нивелирует усилия патогенных и условно-патогенных возбудителей инфекционных заболеваний по прикреплению к слизистой оболочке.

Однако помимо механической помехи, угнетение колонизации достигается такими путями, как

• подавление роста и размножения патогенных агентов синтезируемыми микробиотой бактериостатическими и бактерицидными веществами (органическими кислотами, перекисью водорода и др.) и
• конкуренция за источники питания.

Дополняет антиколонизационный механизм в обеспечении должного уровня иммунитета способность микробиоты проявлять фагоцитарную активность и синтезировать иммуноглобулины (Ig A), интерфероны, бактериоцины.

Какие условия необходимы для нормальной работы микробиоты?

Для нормальной работы микробиоты кишечника необходимо учитывать несколько ключевых факторов:

• сбалансированное питание с достаточным количеством клетчатки и  умеренным потреблением белков и жиров,
• избегание приема антибиотиков без консультации врача,
• социальные и экономические условия жизни: люди с низким уровнем дохода и образования часто имеют ограниченный доступ к качественной пище, богатой клетчаткой и т.п. Это влияет на разнообразие,  здоровье и работу их микробиоты.

Различия в питании между странами и регионами могут приводить к различиям в составе микробиоты. Например, в рационе жителей сельских районов развивающихся стран преобладает растительная пища, что способствует большему разнообразию и обеспечивает нормальную работу микробиоты.

Каковы последствия изменения микробиома?

Учитывая симбиотический характер взаимодействия микробиоты и организма человека, вполне ожидаемы многообразные последствия при изменении микробиома. И многочисленные исследования это подтвердили.

Акне, псориаз, бронхиальная астма, сахарный диабет, атеросклероз, целиакия, заболевания печени, аутизм, болезнь Паркинсона, депрессия и даже шизофрения – это лишь малый перечень заболеваний, ассоциирующихся с изменением микробиома.