Кишечная микробиота: современные представления о видовом составе, функциях и методах исследования

    Введение

    Актуальность данного обзора обусловлена появлением в настоящее время новых сообщений, касающихся взаимосвязи кишечной микробиоты и заболеваний человека, а также распространением более точных методов диагностики и формированием открытых баз данных, в которых регистрируется информация о генетическом составе и функциях микробиоты. Возрастающий интерес к обитателям кишечника находит отражение в динамике числа публикаций на информационном ресурсе PubMed: по запросу «gut microbiota» можно найти всего 8 статей, датированных 2000 годом, 531 статью – 2011-м, и уже 3189 статей – 2016-м. Открываются новые перспективы использования микрофлоры в клинической практике в качестве точки приложения терапевтического вмешательства.


инимая во внимание тот факт, что состав микробиоты является индивидуальным для каждого человека, ее исследование как нельзя лучше вписывается в набирающую силу концепцию точного медицинского подхода. Данная статья – первая из цикла обзоров, посвященных наиболее актуальным особенностям микрофлоры кишечника   – знакомит читателей с составом микробиоты, ее основными функциями, а также представляет традиционные и инновационные методы исследования. 
    Кишечная микробиота (далее – микробиота) представляет собой множество различных видов микроорганизмов, населяющих кишечник человека. Это более 50 родов и более 500 видов бактерий, количество которых в ЖКТ человека превышает 1014, что на один порядок больше числа клеток человеческого организма [1]. Данные некоторых молекулярно-филогенетических исследований свидетельствуют о наличии в человеческом кишечнике от 15 до 36 (!) тысяч видов бактерий [2]. Тем не менее дискуссии о количестве микробов в организме человека не утихают до сих пор. В 2016 г. были опубликованы результаты исследования израильских и канадских ученых, согласно которым микроорганизмов в человеческом теле примерно столько же, сколько и клеток (3,9×1013 и 3,0×1013 соответственно) [3].
    Численность микробиоты постепенно увеличивается по ходу кишечника, составляя в тонкой кишке 102–107 КОЕ/г [4] и достигая максимального значения в толстой кишке – до 1011 КОЕ/г [5].

кая разница может объясняться наличием в верхних отделах кишечника более агрессивной среды из-за поступающего кислого содержимого желудка, действия пищеварительных ферментов, быстрого продвижения химуса. Преобладающих в тонкой кишке аэробов по мере движения вниз по ЖКТ сменяют факультативные, а затем облигатные анаэробы. Это связано со снижением парциального давления кислорода в дистальных отделах ЖКТ.
    Микробиота включает облигатных представителей (постоянно присутствующих в организме хозяина) и транзиторных (поступающих из внешней среды и неспособных к длительному существованию в здоровом организме). Находиться микробы могут в просвете кишечника (полостная микрофлора) и в пристеночной слизи (пристеночная, мукозная микрофлора).
    По типу метаболизма различают протеолитические бактерии, осуществляющие гидролиз белков (кишечная палочка, бактероиды, протей, клостридии), и сахаролитические (бифидобактерии, лактобактерии, энтерококки), получающие энергию из углеводов [6].
    Считается, что бактерии начинают заселять кишечник человека сразу после рождения. В основном это обитатели вагинального тракта матери [7]. Тем не менее имеются данные о возможности более раннего попадания микробов в ЖКТ человека: исследование М. Mshvildadze показало наличие бактериальной ДНК в меконии здоровых новорожденных [8].

мере развития ребенка увеличивается разнообразие и стабильность его микробиоты: если с первых дней жизни преобладают B. bifidum и Lactobacillus, то затем наблюдается относительное снижение представительства молочнокислой флоры, а среди Bifidobacterium начинают преобладать longum, breve, adolescentis [9]. Ко второму году жизни ребенка его микробиота напоминает микробиоту взрослого организма [10]. 
    Рождение путем кесарева сечения негативно влияет на состав кишечной микробиоты у младенцев: ее разнообразие снижено, редуцировано представительство Bacteroidetes, а также ослаблен иммунный ответ, связанный с T-хелперами 1-го типа [11]. Эти изменения сохраняются на протяжении первых двух лет жизни. 
    По данным исследования американской Human Microbiome Project (HMP) и европейской Metagenomics of human intestinal tract (MetaHIT) популяции, у взрослых кишечная микрофлора представлена двумя преобладающими типами бактерий: Bacteroidetes и Firmicutes (рис. 1) [12]. При этом был введен термин «энтеротипы» – это устойчивые кластеры на основе микробного состава в образцах из кишечника человека, которые определяются преобладанием тех или иных ключевых родов бактерий [13] и не являются популяционно- и континент-специфичными [14]. В энтеротипе-1 доминируют представители рода Bacteroides, в энтеротипе-2 – Prevotella, в энтеротипе-3 – Ruminococcus (рис. 2). Однако четкие критерии определения энтеротипов отсутствуют; кроме того, результаты ряда исследований указывают на незначительное преобладание в биотопах организма ключевых бактериальных родов, а не отдельных кластеров, в связи с чем требуется проведение дальнейших наблюдений, касающихся данного феномена [13].
iv>
личие четко определенных энтеротипов не было доказано и при метагеномном исследовании кишечной микробиоты добровольцев из городской и сельской местности России: в основном в микробных сообществах не отмечалось доминирования Prevotella или Bacteroides, а в 50% случаев наблюдалось преобладание большого набора троек микроорганизмов (в основном Firmicutes, компанию которым составляли Bacteroidetes, Verrucomicrobia, Actinobacteria, Proteobacteria, Tenericutes и Archaea) [15]. 
Рис. 1. Сравнение качественного состава кишечной микробиоты по данным проектов исследования микробиоты здоровой американской (HMP) и европейской (MetaHIT) популяции. По Arora T. & BКckhed F. [12]
Рис. 2. Три энтеротипа кишечной микробиоты человека
    В таблице 1 представлены функции кишечной микробиоты, в таблице 2 – методы ее исследования.

Таблица 1. Функции кишечной микробиоты
Таблица 2. Методы исследования кишечной микробиоты

    Заключение

    Изучение интестинального микромира представляет собой важный научный и практический интерес. Имеющиеся данные предполагают, что состав микробиоты кишечника у каждого человека индивидуален. Это может стать ключом к разгадке причины различий, наблюдающихся в метаболических процессах у людей со сходными физиологическими данными. Более широкое внедрение в клиническую практику рассмотренных современных методов исследования, обладающих высокой чувствительностью и специфичностью, а также отвечающих требованиям концепции точной медицины, может снизить стоимость проведения подобных обследований, а также получить большой массив данных для изучения и решения насущных научно-клинических проблем. 

Источник: www.rmj.ru

«Разве есть такой орган? Это же просто микробы!» — удивитесь вы.

>

Что это такое?

Микробиота  — это совокупность микроорганизмов, которая является обязательной составляющей нормальной жизнедеятельности человеческого организма. Еще недавно врачи называли её микрофлорой, подразумевая под этим некоторое количество бактерий, вирусов и грибов, постоянно находящихся в организме человека. Причем, считалось, что большинство из них вредные и требующие искоренения. Но по мере накопления все больших фактов, открытий и результатов исследований, медики, биологи и микробиологи всего мира пришли к заключению, что это очень мало изученная сложнейшая, но исключительно важная экосистема, живущая в симбиозе с человеческим организмом. Теперь он уважительно именуется микробиотой.

В последние годы произошла революция во взглядах на роль микромира в человеческом организме. Открытия последних лет полностью перевернули наши знания о ряде распространенных заболеваний и патологий человека и способны существенно повлиять на развитие медицины и фармацевтики. Некоторые открытия и результаты исследований больше напоминают научную фантастику, чем сухие микробиологические и медицинские статьи. Многие будут удивлены, узнав, что микробы способны определять нашу активность, здоровье, метаболизм, влиять на наши характер, настроение, поведение, гастрономические пристрастия и привычки. Из-за многообразия функций и роли в поддержании гомеостаза учёные предложили выделить кишечную микрофлору в самостоятельный орган.


Микробиота человека
Фото с сайта Pixabay

Немного истории.

Собственно, основатели микробиологии — Луи Пастер и Роберт Кох – предположили, что выявленные ими микробы лежат в основе развития тяжелых инфекций, а поэтому с ними, с микробами, надо бороться. Благодаря этим идеям удалось победить многие эпидемии. К примеру, Роберт Кох открыл бациллу сибирской язвы, туберкулезную палочку, холерный вибрион, за что был награжден Нобелевской премией в 1905 году. А Луи Пастер, показав микробиологическую сущность брожения и многих болезней животных и человека, стал одним из основоположников микробиологии, создателем научных основ вакцинации и вакцин против сибирской язвы, куриной холеры и бешенства. С этой концепцией мировая медицина и прожила до последнего времени, открывая новых «вредных бацилл» и изобретая антибиотики, призванные их победить.

За последние 30 лет ученые пришли к двум очень важным выводам. Во-первых, количество микроорганизмов, заселяющих тело человека, исчисляется триллионами, а вес килограммами. А во-вторых, тезис о тотальной вредоносности микроорганизмов для человека, был опровергнут. Кроме действительно опасных микроорганизмов в человеческом организме постоянно находятся те, которые помогают нам жить, быть сильными и здоровыми. Это и есть микробиота человека.


И немного цифр.

Взглянуть иначе на бактерии позволило бурное развитие молекулярной генетики и информатики. На их стыке появилась геномика — наука, занимающаяся изучением генов и геномов. Изучая геном человека и микроорганизмов, генетики выяснили, что их количество в организме составляет 50 триллионов, что в 1,3 раза превышает число всех клеток человеческого организма. Общая масса всех жителей кишечника достигает 2,5–3 кг. Бактерии составляют до 60% сухого остатка кала. На поддержание жизнедеятельности кишечной микрофлоры ежедневно расходуется до 20% питательных веществ, поступающих в организм с пищей. Большая часть микроорганизмов сосредоточена в толстой кишке.

Где находится этот «орган»?

Присутствие микробов в кишечнике человека является своеобразной взаимовыгодной формой сосуществования. Микробиота живет во всем организме. Но установлено всего пять мест в нашем теле, которые особенно полюбились бактериям: кишечник, кожа, дыхательные пути, полость рта, мочеполовая система. Недавно появились данные о проживании микроорганизмов даже в мозге здорового человека, хотя ранее считалось, что гематоэнцефалический барьер препятствует проникновению их в мозг. Наибольшее количество микроорганизмов заселяют нижние отделы кишечника. Содержание микробных агентов в тонкой кишке несколько меньше, чем в толстой. Наименьшее микробное обсеменение регистрируется в желудке и двенадцатиперстной кишке, так как в этой части пищеварительного канала действие пищеварительных соков и ферментов наиболее агрессивно.

С учетом последних открытий в микробиологии выражение «богатый внутренний мир» можно понимать буквально.

Какие функции выполняет микробиота?

На сегодняшний день доказано, что микробиота выполняет следующие важнейшие функции:


  • Защитная – представители нормальной микрофлоры препятствуют заселению пищеварительного тракта патогенными микробами. Они лучше приспособлены к условиям жизни в кишечнике, легче усваивают питательные вещества, выделяют бактерицидные факторы и фаги, которые подавляют рост возбудителей инфекционных заболеваний.
  • Эндокринная – участвуют практически во всех эндокринных процессах, регулируя метаболизм и гомеостаз.
  • Пищеварительная – участвуют в расщеплении белков, углеводов и жиров, активизируют работу ферментов.
  • Детоксикационная – нейтрализуют токсические вещества, которые образуются во время переваривания пищи или поступают извне.
  • Моторно-эвакуаторная — регулирует газовый состав внутри кишечника, определяет своевременное и регулярное выведение продуктов жизнедеятельности организма.
  • Восстановительная – стимулируют регенерацию клеток кишечника.
  • Синтетическая – синтезируют витамины группы В, С, К, гормоны и биологически активные вещества.
  • Регуляторная –регулируют метаболизм холестерина и оксалатов, снижают уровень сахара и уменьшают инсулинорезистентность.
  • Иммунная – является одной из важных составляющих неспецифического звена иммунной защиты.
  • Противоонкологическая – препятствуют развитию онкологии не только кишечника, но и других органов.
  • Нейромедиаторную, влияя на поведение, настроение, умственную активность.

Не каждый орган человеческого организма способен выполнять столько важнейших функций и так влиять на работу всего организма.

И еще удивительные открытия последних лет

Но исследования по всему миру продолжаются, приводя к удивительным открытиям. Знаете ли вы, что микробы кишечника имеют свой генетический потенциал? Влияние микроорганизмов, обитающих в кишечнике, на здоровье человека зависит от наследственной информации, которая закодирована в их ДНК. Учёные обнаружили и выделили бактериальный ген, который отвечает за образование из соевого субстрата противоопухолевых веществ. Поэтому люди, в организме которых живут микроорганизмы – носители такого гена, практически не болеют раком костей и предстательной железы. Ежегодно учёные описывают новые заболевания и состояния, связанные с нарушением микробиоты. Это не только проблемы желудочно-кишечного тракта, но и артриты, аллергия, атеросклероз, артериальная гипертония, мочекаменная болезнь, диабет, болезнь Альцгеймера и даже депрессия.

Представляете, у микробиоты кишечника даже есть свой «коллективный разум». Вырабатывая определенные нейромедиаторы, они способны заставить хозяина захотеть те продукты, которые необходимы им для их размножения. Поэтому у людей, придерживающихся разных режимов питания, различается и состав кишечной микрофлоры: доминирующие микробы вызывают тягу к разным типам еды. Они могут этого добиться, например, с помощью перераспределения вкусовых рецепторов. Также есть данные, что Токсоплазма, чьим промежуточным хозяином являются кошки, продуцирует в организме человека нейромедиаторы, вызывающие любовь к кошкам. Это необходимо ей для продолжения своего рода. Более того, все больше данных указывает на то, что от микробиоты зависят наши привычки, вкусовые пристрастия, поведение и даже настроение. Теперь уже можно объяснить, почему пища, приготовленная дома, многим кажется вкуснее, чем где-либо ещё. Дело в том, что члены одной семьи постоянно обмениваются составом своей микробиоты, а значит у них сходный состав бактерии. Они то и определяют сходные вкусовые пристрастия.

Нерациональное питание, постоянное бездумное употребление антибиотиков, нездоровый образ жизни приводят к существенному нарушению микробиоты. Нарушение работы этого «органа» существенно влияет на нормальную согласованную работу организма и приводит к развитию большого количества тяжелых заболеваний.

Источник: understandinghealth.ru

Александр Суворов
«Природа» №1, 2017

Человек вместе со способностью мыслить приобрел в качестве неприятной нагрузки страх смерти. Мы осознали конечность своего существования очень давно, и, естественно, возникло желание это изменить. Достаточно вспомнить о молодильных яблочках, живой воде, купании в трех котлах в сказке про Конька-Горбунка и т. д. Умирать решительно никому не хочется, поэтому и в наши дни ведутся упорные поиски золотой пилюли, эликсира бессмертия или еще чего-либо столь же невероятного, на что тратятся, к слову, немало интеллектуальных и финансовых ресурсов. Однако даже реальные достижения современной науки, будь то пересадка органов и тканей, эффективные лекарственные препараты, стволовые клетки, генотерапия и т. д., не позволяют обессмертить человека, но спасают жизнь и продлевают ее. Достаточно сказать, что только с введением мер санитарии и гигиены, с появлением антибиотиков и вакцин средняя продолжительность жизни возросла вдвое. Разумнее в наше время говорить не о бессмертии, а о продлении жизни и о долголетии.

Еще около полувека назад И. И. Мечников предлагал в борьбе за продолжительность жизни обратить внимание на мир бактерий [1]. Он считал, что причина преждевременного старения заключается в токсических веществах, которые вырабатывают кишечные бактерии, и даже предлагал радикально с этим бороться, удаляя часть толстой кишки. Мало кто знает, что у Мечникова были решительно настроенные сторонники среди врачей, которые проводили резекцию части кишечника с профилактическими целями. История умалчивает, как долго жили прооперированные, но вполне очевидна ошибочность такого подхода. Однако идеи Мечникова о значении бактерий для здоровья и долголетия оказались верными, что полностью подтвердили данные современной науки*.

Микробиом человека

Микромир человека представлен многочисленными микробными сообществами бактерий, вирусов и грибов**. На поверхности кожи, в ротовой полости и кишечнике, в легких и урогенитальных органах обитают сотни видов микроорганизмов. Наиболее представительный микробиоценоз человека по количеству микроорганизмов — в кишечнике: только количество бактерий в нем в 100 раз превосходит число собственно клеток человека. Помимо бактерий в человеке находится не меньшее, а скорее большее число вирусов, грибов и простейших. Эти сложные сообщества из отдельных штаммов микроорганизмов с их индивидуальным генетическим аппаратом составляют микробиом, который существенно превосходит геном самого человека. А все эти микробные гены в совокупности обеспечивают синтез большого набора веществ (метаболома), важных для существования не только микроорганизмов, но и их хозяина. Среди метаболитов бактерий — витамины, короткоцепочечные жирные кислоты, антимикробные пептиды, гормоны и др.

Большинство современных данных о микробном разнообразии микробиоты к настоящему времени были собраны посредством секвенирования ДНК образцов микробиоты с использованием приборов для определения нуклеотидных последовательностей. Появление секвенаторов нового поколения (new generation sequencing, NGS), выпущенных на рынок в последнее десятилетие, существенно ускорило сбор информации.

Сведения о микробном составе получают либо в результате изучения уникальных участков в области кодирования рибосомной РНК бактерий, либо посредством биоинформатического анализа всего комплекса генов в образце (метагенома). Анализ данных микробиоты людей осуществляется в рамках нескольких масштабных национальных и мультинациональных научных программ: Human Microbiome, MetaHIT, Metagenomics of the Human Intestinal Tract, MicroObes, Human Intestinal Microbiome in Obesity and Nutritional Transition, Data Analysis and Coordination Center и др. Существует специальная программа ELDERMET по изучению микробиоты пожилых (старше 65 лет) людей, которую финансирует правительство Ирландии. В результате работ по этим проектам, а также большого количества независимых исследований накоплен довольно большой объем данных о составе микробиоты у людей разного возраста.

К настоящему времени стало очевидно, что большинство (более 90%) бактерий, обитающих в кишечнике взрослого человека, относятся к двум таксонам — фирмикутам (Firmicutes) и бактероидам (Bacteroidetes). Их соотношение рассматривается в качестве одного из наиболее важных показателей состояния кишечной микробиоты.

В существенно меньшем количестве (1–5%) обнаруживаются в кишечнике актинобактерии (Actinobacteria), фузобактерии (Fusobacteria), протеобактрии (Proteobacteria), а также еще два недавно открытых типа бактерий — Verrucomicrobia и Lentisphaerae.

Из фирмикутов наиболее многочисленны бактерии рода клостридий (Clostridium), которых разделяют по строению генома на кластеры (чаще всего обнаруживают кластеры IV и XIV типов). В классе клостридий (Clostridia) выделяют еще два рода — фекалобактерии (Faecalibacterium) и руминококки (Ruminococcus), которые также считаются важным компонентом кишечной микробиоты здорового человека.

Описанные соотношения кишечных бактерий характерны и для молодых людей, и для пожилых, однако к настоящему времени выявлены определенные возрастные особенности.

Возрастные изменения состава микробиоты

По существующим на сегодня представлениям, человек рождается практически свободным от микробиоты. Первыми колонизаторами кишечника ребенка (в случае естественных родов) становятся аэробные и некоторые анаэробные бактерии микробиоты кишечника матери, которые новорожденный получает при прохождении по родовым путям***. Эти представления в самое последнее время подвергаются сомнению. Появились исследования микробиомов женского молока и плаценты, что указывает на проникновение бактерий в лимфу и через плацентарный барьер [3].

Постепенно в процессе грудного вскармливания в микробиоте начинают доминировать анаэробы с существенным представительством (10–15% от общего микробного числа) актиномицетов (семейства бифидобактерий, Bifidobacteria). Микробиота кишечника детей, появившихся на свет в результате кесарева сечения, существенно отличается — она более сходна с микробиотой кожи и ротовой полости. У таких детей тоже увеличивается количество бифидобактерий, но существенно медленнее и отличается по видовому разнообразию.

Первичная колонизация микроорганизмами (на которой сказывается не только способ появления на свет, но и прием антибиотиков матерью, степень доношенности плода, а также характер кормления) крайне важна для дальнейшего развития ребенка, а также спектра заболеваний, которые его настигнут во взрослом возрасте [4].

После завершения периода грудного вскармливания состав микробиоты вновь меняется, что характеризуется снижением общего числа бифидобактерий до 1–2%. Примерно с двухлетнего возраста у человека формируется его индивидуальная микробиота с примерно равным соотношением фирмикутов и бактероидов, характерным для взрослых людей. К пожилому возрасту количество фирмикутов несколько снижается до — 30–45% от общего микробного состава, а бактероидов — возрастает до 50–70%, при этом незначительно, но достоверно увеличивается число протеобактерий (в среднем до 2–3%).

У большинства пожилых людей начинает доминировать клостридии кластера IV над кластером ХIVa [5]. К 90–100-летнему возрасту в кишечнике увеличивается количество бактерий родов Roseburia и Escherichia при уменьшении общего количества Lactobacillus, Faecalibacterium, Parabacteroides, Butyricimonas, Coprococcus, Megamonas, Mitsuokella, Sutterella и Akkermansia. Микробное разнообразие человека с возрастом снижается.

Изменения в составе кишечной микробиоты связаны с такими патологиями, как диабет, ожирение, синдром раздраженного кишечника и другие воспалительные заболевания. Понятно, что здоровый организм стремится как можно быстрее восстановить присущий ему микробиоценоз, а больному это не удается, и развивается дисбиотическое состояние. Поэтому со временем индивидуальные особенности микробиоценоза кишечника начинают проявляться сильнее. Например, у некоторых пожилых людей количество фирмикутов может варьировать от 7% до 94%, бактероидов — от 3% до 92%, а протеобактерий достигать 23% от общего микробного числа [5].

Функции микробиоты в организме

В процессе эволюции у макроорганизма и его микробиоты сформировался целый комплекс взаимовыгодных процессов. Например, поскольку прием пищи практически всегда сопровождался поступлением существенного количества микроорганизмов, у собственной (индигенной) микробиоты кишечника появилась способность препятствовать колонизации макроорганизма патогенными бактериями. Для этого индигенные бактерий вырабатывают антимикробные пептиды или другие метаболиты с антимикробными свойствами (например, молочную кислоту), а также физически противодействуют колонизации патогенов.

Другое важнейшее для организма человека свойство микробиоты — способность ферментировать компоненты пищи, которые мы не способны усваивать, а также синтезировать некоторые важные для организма вещества. Микробиота вносит существенный вклад в общий метаболизм человека, синтезируя короткоцепочечные жирные кислоты — в частности бутират, который абсолютно необходим для питания кишечного эпителия.

Взаимодействие микробиоты с иммунной системой хозяина оказалось важнейшим фактором становления как врожденного, так и приобретенного иммунитета, обеспечивая толерантность к собственной микробиоте и готовность элиминировать нежелательные, болезнетворные, микроорганизмы.

Из полезных для организма свойств микробиоты можно отметить еще способность к витаминообразованию и детоксикации организма.

Соответственно, любые нарушения в сложившихся взаимоотношениях между организмом и его микробиотой вызывают дисбиоз. А на его фоне развивается целый ряд заболеваний:

  • патологии желудочно-кишечного тракта (синдром раздраженной кишки, неспецифический язвенный колит, болезнь Крона, псевдомембранозный колит);
  • иммунопатологические заболевания (ревматоидный артрит, системная красная волчанка, атопический дерматит);
  • заболевания обменного характера (диабет I и II типов, ожирение);
  • нейродегенеративные заболевания (рассеянный склероз, болезнь Паркинсона, эпилепсия);
  • онкозаболевания различного генеза;
  • нарушения липидного обмена, атеросклероз сосудов с последующим развитием сердечно-сосудистой патологии.

К слову, недавние исследования показали, что микробиота млекопитающих участвует в метаболизме самых разнообразных веществ, поступающих в организм с пищей [6]. В частности оказалось, что кишечные бактерии виновны в образовании триметиламина (TMA) и его N-оксида (TMAO) — важных регуляторов обмена жиров в организме и, соответственно, факторов развития атеросклероза. Использование таких безвредных для человека блокаторов синтеза ТМАО, как 3,3-диметил-1-бутанол (DMB), способно в существенной степени замедлить развитие атеросклероза и сопутствующих ему сердечно-сосудистых заболеваний. Данный подход, основанный на поиске мишеней в метаболоме кишечных бактерий, позволяет открыть новую страницу в мировой фармацевтической промышленности.

Совершенно очевидно, что возникновение перечисленных заболеваний (а этот список далеко не полный), индуцированных дисбиозом, не способствует удлинению жизни и улучшению ее качества. Поэтому своевременная борьба с дисбиозом — важнейшее условие достижения долголетия.

В широком смысле формой дисбиоза можно считать любой инфекционный процесс. Патогенный микроорганизм при этом начинает развиваться либо чрезмерно, либо в нетипичном месте. Примеры тому — размножение Helicobacter pylori в желудке, вызывающее гастрит, язвенную болезнь и рак желудка, развитие псевдомембранозного колита на фоне пролиферации Clostridium difficile или увеличение микробного числа в тонкой кишке при синдроме избыточного бактериального роста.

В настоящее время исследования сконцентрированы на поиске специфических изменений микробиоценоза, сопровождающих развитие патологий. При существующей в современной литературе разрозненности данных о составе микробиоты при различных патологиях к настоящему времени можно выявить несколько закономерностей.

  1. На фоне дисбиоза снижается количество бактерий из числа фирмикутов, которые производят бутират, — Faecalibacterium spp. и Ruminococcus spp. Восстановление состава микробиоты по количеству этих бактерий — прогностически благоприятный признак.
  2. Важный показатель возникновения дисбиоза кишечника — снижение биологического разнообразия и общего числа микробов, что наиболее характерно для инфекционных процессов и возрастных изменений микробиоты.
  3. Тяжесть дисбиоза наиболее выражено проявляется и плохо компенсируется после длительного использования антибиотиков.
  4. При онкологических заболеваниях заметно возрастает число фузобактерий (однако неясно, имеет ли это отношение к развитию патологии).

Нетрудно заметить, что изменения микробного состава при дисбиозе (снижение микробного разнообразия, повышение относительного количества протеобактерий и бактероидов и рост количества условно-патогенных бактерий) во многом сходны с изменениями, возникающими в пожилом и старческом возрасте. Если старость — смертельная болезнь, то начинать лечить ее надо с восстановления микробиоценоза.

Профилактика и терапия

Использование микробных препаратов для восстановления микробного баланса кажется вполне логичным. Лечение дисбиозов с использованием микробных продуктов или препаратов, содержащих живые бактерии, — пробиотиков — к настоящему времени наиболее хорошо изучено. Пробиотики, содержащие молочнокислые бактерии (лактобациллы, лактококки и энтерококки), наиболее часто используются при терапии различных патологий, сопровождающихся дисбиозами. Наиболее успешно пробиотики данной группы способствовали восстановлению микробиоценозов кишечника при синдроме раздраженной кишки, неспецифическом язвенном колите, диареях путешественников, аллергозах. Пробиотики на основе энтерококков и лактобацилл оказались эффективными при рассеянном склерозе и хеликобактерных инфекциях желудка. Пробиотики с кишечной палочкой хорошо проявили себя при болезни Крона, а на основе сахаромицетов Bulardii и сенной палочки — при дисбиозах на фоне инфекционных заболеваний, например энтеровирусных инфекций. Надо сказать, что в исследованиях эффективность лечения пробиотиками проявилась у людей разных возрастных групп. Наиболее часто применение пробиотиков у пожилых вызывало модуляцию врожденного иммунитета с повышенной экспрессией противовоспалительных цитокинов, при этом вводимые с пробиотиком бактерии меняли метаболизм как самого микробного пула, так и всего комплекса организма и микробиоты [7].

Справедливости ради замечу, что сдвиги в составе микробиоты на фоне приема пробиотиков были не столь выраженными и при положительной динамике чаще всего характеризовались повышением числа продуцирующих бутират клостридий и собственно тех бактерий, которые входили в состав пробиотиков [8].

Крайне важный фактор воздействия на состав микробиоты — рацион питания. Установлено, что большое содержание в пище животных жиров и белка (диета «западного типа») способствует увеличению числа бактероидов, а еда с большим количеством пищевых волокон — пролиферации бутират-продуцирующих фирмикутов, преимущественно руминококков [9]. Поскольку с возрастом количество фирмикутов относительно бактероидов снижается, то для восстановления баланса микробиоты могут быть полезны пребиотики на основе плохо ферментируемых полисахаридов. Как оказалось, у столетних стариков количество Ruminococcaceae и Clostridiaceae повышено, а Lachnospiraceae достоверно снижено; вероятно, долголетию этих людей способствовало потребление пищи богатой пищевыми волокнами [10].

Нетрудно заметить, что ахиллесова пята пробиотиков как средства лечения дисбиозов — их чужеродность организму хозяина. Действительно, выращенные вне организма на искусственных питательных средах бактерии могут лишь создать условия для восстановления ранее подавленной собственной микробиоты, но не способны восстановить исчезнувшие из микробиоценоза виды или увеличить микробное разнообразие. Интересной альтернативой пробиотикам стала фекальная трансплантация — процедура, когда микробиота донора «пересаживается» в организм пациента, страдающего дисбиозом [11]. Данный подход наиболее успешно был использован при лечении пациентов с псевдомембранозным колитом, обусловленным C. difficile. Часто однократной фекальной трансплантации оказывается достаточно, чтобы существенно снизить тяжесть заболевания и спасти жизнь пациента. Однако успешная процедура замены микробиоты одного человека чужой не решает проблемы восстановления собственных бактерий организма, при этом всегда сохраняется риск передачи от донора бактерий или вирусов, действие которых проявится через какое-то время. Избежать нежелательных последствий микробной терапии, связанных с пробиотиками или фекальной трансплантацией, возможно с помощью технологии аутопробиотиков. Оказалось, что собственные бактерии, сохраненные до развития дисбиоза, можно культивировать и вводить с пищей человеку обратно [12]. В этом случае бактерии воспринимаются иммунной системой не как что-то чужеродное, а как естественная часть организма. К настоящему времени аутопробиотики с успехом применяются при заболеваниях желудочно-кишечного тракта и даже для восстановления микробиоты у космонавтов [13].

Сохраненная в криобанках микробиота здоровых молодых людей может стать фактором восстановления юношеской микробиоты в старческом возрасте. Однако формирование национальных банков индивидуальной микробиоты потребует существенных финансовых и организационных усилий.

Вместо заключения

Выявленные к настоящему времени возрастные отличия микробиоты не отвечают на вопрос о том, насколько ее изменения к пожилому возрасту способствуют или препятствуют долголетию. Напомню, что обнаружена лишь тенденция к повышению содержания одних классов микроорганизмов (бактероидов и протеобактерий) и снижению других (фирмикутов).

Еще одна установленная закономерность микробиоты пожилых — достоверное снижение ее видового и родового разнообразия [9, 14]. Собранные к настоящему времени данные о микробиоте пожилых в рамках проекта ELDERMET, а также не связанных с данной инициативой научных исследований позволяют характеризовать порядка 1000 микробиомов пожилых разных возрастных категорий, но не могут рассматриваться в качестве окончательных.

Таблица. Компании и проекты по изучению микробиоты, направленному на увеличение продолжительности жизни [15]

Могут ли бактерии в кишечнике столетнего аксакала стать золотой капсулой бессмертия или окажутся ядом с отдаленными последствиями, разрушающими организм, до сих пор неясно. Ответы на данный вопрос появятся нескоро. Наиболее вероятно, что, как и в большинстве случаев, ответы эти не будут однозначными. Например, повышение числа протеобактерий, обеспечивающих провоспалительные сдвиги иммунной системы, может обусловливать развитие иммунопатологий, свойственных заболеваниям в случае хронического воспаления. Однако, с другой стороны, такая стимуляция может быть полезной в условиях естественной возрастной инволюции иммунной системы. Другая сложность в оценке микробиотного состава у пожилых — общее нарастание соматических патологий с возрастом. Можно ли рассматривать изменения микробиоты у пожилых как благоприятствующий долголетию симптом или, напротив, как патологический? Было бы заманчиво, сохранив микробиоту здоровых людей в молодом возрасте, заменить ею микробиоту в старости. Для этого целесообразно заблаговременно осуществлять депонирование микробиоты в биобанки, как это делают с кровью, спермой и стволовыми клетками.

И все же однотипные тенденции в изменении микробиоты с возрастом позволяют надеяться на появление новых рекомендаций по микробной терапии для поддержания здоровья и долголетия в недалеком будущем.

Литература
1. Мечников И. И. Этюды оптимизма. М., 1964.
2. Grice E. A., Segre J. A. The human microbiome: our second genome // Annual Review of Genomics and Human Genetics. 2012. V. 13. P. 151–170. DOI: 10.1146/annurev-genom-090711-163814.
3. Prince A. L., Chu D. M., Seferovic M. D. et al. The perinatal microbiome and pregnancy: moving beyond the vaginal microbiome // Cold Spring Harb. Perspect. Med. 2015. V. 5. № 6. DOI: 10.1101/cshperspect.a023051.
4. Goulet O. Potential role of the intestinal microbiota in programming health and disease // Nutr. Rev. 2015. V. 73. P. 32–40. DOI: 10.1093/nutrit/nuv039.
5. Claesson M. J., Cusack S., O’Sullivan O. et al. Composition, variability, and temporal stability of the intestinal microbiota of the elderly // PNAS. 2011. V. 108. Suppl. 1. P. 4586–4591. DOI: 10.1073/pnas.1000097107.
6. Wang Z., Roberts A. B., Buffa J. A. et al. Non-lethal Inhibition of gut microbial trimethylamine production for the treatment of atherosclerosis // Cell. V. 163. P. 1585–1595. DOI: 10.1016/j.cell.2015.11.055.
7. Eloe-Fadrosh E. A., Brady A., Crabtree J. et al. Functional dynamics of the gut microbiome in elderly people during probiotic consumption // mBio. 2015. V. 6. e00231-15. DOI: 10.1128/mBio.00231-15.
8. Nyangale E. P., Farmer S., Cash H. A. et al. Bacillus coagulans GBI-30, 6086 modulates Faecalibacterium prausnitzii in older men and women // J. Nutr. 2015. V. 145. P. 1446–1452. DOI: 10.3945/jn.114.199802.
9. Wang F., Yu T., Huang G. et al. Gut microbiota community and its assembly associated with age and diet in Chinese centenarians // J. Microbiol. Biotechnol. 2015. V. 25. P. 1195–1204. DOI: 10.4014/jmb.1410.10014.
10. Claesson M. J., Jeffery I. B., Conde S. et al. Gut microbiota composition correlates with diet and health in the elderly // Nature. 2012. V. 488. P. 178–184. DOI: 10.1038/nature11319.
11. Choi H. H., Cho Y. S. Fecal microbiota transplantation: current applications, effectiveness and future perspectives // Clin. Endosc. 2016. V. 49. P. 257–265. DOI: 10.5946/ce.2015.117.
12. Suvorov A. Gut microbiota, probiotics and human health // Biosci. Microbiota Food Health. 2013. V. 32. С. 81–91. DOI: 10.12938/bmfh.32.81.
13. Ильин В. К., Суворов А. Н., Кирюхина Н. В. и др. Аутопробиотики как средство профилактики инфекционно-воспалительных заболеваний у человека в искусственной среде обитания // Вестник РАМН. 2013. № 2. C. 56–62.
14. Saraswati S., Sitaraman R. Aging and the human gut microbiota — from correlation to causality // Front. Microbiol. 2015. V. 5. Article 764. DOI: 10.3389/fmicb.2014.00764.
15. McDonald D., Grishman G., Price N. D. Personalized nutrition through big data // Nat. Biotechnol. 2016. V. 34. P. 152–154. DOI: 10.1038/nbt.3476.

Источник: elementy.ru

Кожа под микроскопом

По данным американских микробиологов (Grice 2011), на коже находится 1,8 м2 разнообразных мест обитания микроорганизмов, включая бактерии, грибы, вирусы, клещи.

Микрофлора делится на постоянную – резидентную (около 90 % микробов), факультативную (условно-патогенную) – около 9,5 % и случайную (транзиторную) – 0,5 %.

Согласно доктору медицинских наук Виктору Бондаренко, заведующему лабораторией генетики вирулентности бактерий Института эпидемиологии и микробиологии им. Н. Ф. Гамалеи РАМН, около 20 % микроорганизмов от общего числа обитает в полости рта (более 200 видов), 18–20 % приходится на кожные покровы, 15–16 % — на глотку, 2–4 % – на урогенитальный тракт у мужчин и примерно 10 % – на вагинальный биотоп у женщин, а больше всего микроорганизмов (до 40 %) – в желудочно-кишечном тракте (Бондаренко 2007).

Микробиом кожи определяется такими факторами, как pH, температура, влажность, уровень выработки кожного сала, окислительный стресс, диета, инфекции. Кожа обладает высокой обновляемостью клеток, поскольку она постоянно противостоит воздействию внешних факторов.

Микробиом кожи меняется от человека к человеку. Уникальный профиль микробиоты человека задается в зависимости от «экониши», на него также влияет количество света и влажности/сухости, число волосяных фолликулов, пол и возраст (Krajewska-Włodarczyk 2017).

Некоторые распространенные полезные и патогенные бактерии приведены в таблице ниже, а также в ранее опубликованных на портале статьях.

Таблица 1. Кожный микробиом

Нормальная микрофлора

Патогенная микрофлора

  • Streptococcus viridans (стрептококк зеленящий) – нормальные обитатели полости рта, глотки, носа.
  • Staphylococcus aureus (золотистый стафилококк)
  • Staphylococcus saprophyticus (стафилококк сапрофитный) – самый мирный из стафилококков, основное его место обитания – это стенка мочевого пузыря и кожа вблизи гениталий, поэтому нетрудно догадаться, что он является возбудителем цистита, которому больше подвержены женщины.
  • Streptococcus pyogenes (стрептококк пиогенный, он же бета-гемолитический стрептококк группы А) – дает осложнения в виде ревматизма, поражая почки, сосуды мозга, сердце, суставы.
  • Staphylococcus epidermidis (стафилококк эпидермальный) – обитает в различных областях слизистых и кожных покровов. Эпидермис – поверхностный слой кожи, отсюда и название.
  • Streptococcus pneumoniae (пневмококк) – возбудитель пневмонии и менингита.
  • Staphylococcus haemolyticus (стафилококк гемолитический)
  • Pseudomonas aeruginosa (синегнойная палочка)
  • Грибы рода Candida
  • Klebsiella pneumoniae, ozaenae, rhinoscleromatis (клебсиеллы пневмонии, озены, риносклеромы)
  • Непатогенные виды бацилл, коринебактерии и др.
  • Yersinia enterocolitica, pseudotuberculosis (иерсинии энтероколита и превдотуберкулеза)

Известно, что сухие участки кожи на предплечьях, ягодицах и кистях активно заселены бактериями вида Actinobacteria, Proteobacteria, Firmicutes и Bacteriodetes. Удивительной особенностью микробиоты этих зон является обилие граммотрицательных организмов. Когда-то считалось, что они колонизируют кожу редко. Интересно, что на этих участках разнообразие бактерий больше, чем в кишечнике или полости рта одного и того же человека. Кроме того, микроорганизмы «привязаны» к текущему участку тела. И, пересаженные из одной среды обитания в другую, например, с языка на лоб, не способны колонизировать новую территорию или изменить существующее в этой области микробное сообщество (Costello et al. 2009).

Как этому невидимому и густонаселенному миру удается относительно спокойно и мирно существовать друг с другом на таком ограниченном участке, как наша кожа?

Ответ кроется в гомеостазе.

Гомеостаз кожи

Чтобы эффективно выполнять свою защитную функцию (физического и иммунного барьера при стрессах, внешних вмешательствах или инфекциях), кожа полагается на механизмы непрерывного удаления мертвых клеток.

Это происходит в результате гомеостаза, когда на коже поддерживается баланс между иммунорегуляцией и толерантностью к внешней среде. Если это равновесие нарушается, иммунная система может нанести удар и начать патогенез (Belkaid 2014; Sil et al. 2018).

Многие механизмы кожного гомеостаза до сих пор не до конца понятны и изучены, а то, что известно, подробно изложено в учебниках. Здесь, чтобы не цитировать страницы, мы опишем лишь некоторые важные открытия на пути к этому пониманию.

Если вы не хотите утомлять себя обилием терминов, то можете без вреда пропустить этот раздел.

Белок AhR и гомеостаз

Рецептор ароматических углеводородов AhR – это белок, который относится к лиганд-зависимым транскрипционным факторам и осуществляет регуляцию ферментов, способствующих метаболизму ксенобиотиков.

Он опосредует многочисленные биологические и токсикологические эффекты, индуцируя транскрипцию различных чувствительных к AhR генов.

Японские ученые исследовали роль этого белка и пришли к выводу, что он оказывает ряд функциональных воздействий на гомеостаз кожи (Furue et al. 2014).

Они установили следующее:

  • AhR участвует в оксидативном стрессе. Например, кератиноциты выделяют AhR-комплекс, который взаимодействует с бензоапиреном и другими факторами окислительного стресса, что приводит к повреждению клеток. Бензоапирен – один из главных ингредиентов, выделяющихся при курении табака, и, возможно, есть связь между AhR и такими индуцированными табакокурением заоблеваниями кожи, как псориаз и пальмоплантарный пустулез.
  • AhR связан с эпидермальной функцией. Активация этого белка может приводить к индукции дифференцировки эпидермиса. Это значит, что может повышаться экспрессия филаггрина, лорикрина и хорнерина, а также происходить утолщение эпидермиса. Все это вкупе с нарушением микробиома кожи, связанного с бактериями Propionibacterium acnes, может приводить к развитию акнеподобных состояний кожи.
  • AhR может модулировать меланогенез, контролируя экспрессию меланогенных генов.

И это далеко не полный список реакций, в которых принимает участие этот белок, во многом его действие остается загадочным.

Сигнальный путь Wnt и гомеостаз

Немецкие ученые занимались изучением нарушений в передаче сигналов Wnt и его роли в поддержании барьерной функции кожи для ее правильного физического, биохимического и иммунологического функционирования (Augustin 2015).

Они установили, что кожа является сложным динамическим органом с высоким клеточным обменом, при котором стволовые клетки обеспечивают постоянное обновление кожи. Сигнальный путь Wnt контролирует рост стволовых клеток и участвует в обновлении различных тканей. Нарушение передачи сигналов Wnt в коже вызывает такие нарушения, как алопеция, хронические воспалительные заболевания кожи или рак.

Транскрипционный фактор Foxn1 и гомеостаз

Много исследований было сосредоточено на клеточных и молекулярных механизмах, которые регулируют биологию кожи. Факторы транскрипции являются ключевыми молекулами, которые настраивают экспрессию генов и способствуют или подавляют транскрипцию гена. И эпидермис является ключевым источником транскрипционных факторов, которые регулируют многие функции эпидермальных клеток, такие как пролиферация, дифференцировка, апоптоз и миграция.

В одном из недавних исследований было установлено, что активация эпидермальных факторов транскрипции вызывает изменения в дерме кожи (Bukowska et al. 2018).

Транскрипционный фактор Foxn1 играет особую роль в биологии кожи. Регуляторная функция Foxn1 связана с физиологическими (развитие и гомеостаз) и патологическими (заживление ран) изменениями. В частности, Foxn1 участвует в способности кожи регулировать образование рубцовой ткани, что может быть перспективно в регенеративной медицине.

Иммунный ответ второго типа

В развитии микробиома и регуляции бактерий, которые колонизируют поверхность кожи, решающее значение имеет иммунная система, а получаемые от микробов сигналы постоянно формируют и устанавливают ответ иммунных реакций.

Канадские ученые установили, что иммунный ответ второго типа лежит в основе развития атопии и аллергии. Микробы модулируют иммунные ответы типа 2 через воздействие на цитокины типа 2, дендритные клетки и регуляторные Т-клетки. Микробная колонизация в кишечнике, легких и коже в ранний период иммунного развития, по-видимому, имеет особое значение для развития толерантности и регуляции иммунных ответов, которые позднее могут быть связаны с аллергией (McCoy et al. 2018).

Даже вышеприведенных немногочисленных данных достаточно, чтобы прийти к выводу о том, что микромир тонок, неоднозначен и непостоянен, а протекающая в этом мире бурная активность, взаимодействия и регуляция еще не до конца понятны.

Обозначим проблему

Хотя человек и изучил кожу, установил количественное соотношение микрофлоры, классифицировал и присвоил бактериям романтичные названия (вспомним глобальный проект «Микробиом человека», начатый в 2008 году), но нам так и не удалось установить причинно-следственные связи между этими процессами.

Однако набирают популярность мнения, что виной кожных болезней являются нарушения в микробиоме, иначе дисбаланс микроорганизмов.

Но так ли это на самом деле? Корректно ли делить бактерии на «вредных» и «полезных»?

Мы привели лишь крошечную часть данных. Исследования также показывают, что дисбаланс микрооорганизмов может лежать в корне и таких заболеваний, как синдром Крона, колиты и синдром раздраженного кишечника, аутоиммунные заболевания, склероз или диабет I типа (Campbell 2014).

Конечно, при таких данных есть соблазн «свалить» всю вину за болезнь на бактерии.

Но почему есть сомнения?

Группа американских ученых (Wallen-Russell et al. 2017) высказала обоснованные сомнения новомодным течениям.

Они отметили следующее:

  1. До сих пор нет абсолютного способа измерения микробиома и оценки состояния здоровья кожи.
  2. Как понять, когда микробиом кожи является индикатором болезни кожи, а когда – ее здоровья?
  3. В природе именно биоразнообразие является гарантией стабильности среды, и при этом факторы окружающей среды также влияют на микробиом. Ученые проследили, например, что у предков человека кожа сильно отличалась от кожи «современного» человека (которая постоянно обрабатывается и улучшается) и показывала беспрецедентные уровни разнообразия бактерий.

Более того, ученые пошли еще дальше.

Они заявили, что многие исследования причин возникновения кожных болезней были сосредоточены на поиске связей между конкретными типами микробов, обитающими на коже, и специфическими кожными заболеваниями (Wallen-Russell et al. 2017).

Однако (sic!) на данный момент недостаточно доказательств того, что здоровая или нездоровая кожа определяется наличием специфических доминирующих типов микробиома (Findley et al. 2014).

Например, рассмотрим акне.

На протяжении десятилетий изучалась роль Propionibacterium acnes в патогенезе болезни, но роль этой бактерии все еще неясна, но установлено, что этот микроорганизм является главным симбионтом нормальной флоры кожи, P. acnes использует липиды кожи для получения короткоцепочечных жирных кислот, которые могут аналогичным образом предотвратить микробиологические угрозы (Grice et al. 2011; Dessinioti et al. 2010).

Возникает закономерный вопрос: к какой категории тогда следует относить P. Acnes?

Записывать ли ее во врага и кидать все силы на ее истребление?

Или сделать другом?

Стоит ли стремиться к балансу?

Способность кожи противостоять инфекциям и болезням является очень сложным многофакторным процессом.

Это комбинация большого количества систем, которые должны работать в синергизме (Grice et al. 2008; Cogen et al. 2009). К ним относятся физический барьер, поверхностный рН хозяина и «активный синтез» генетически кодируемых молекул в его организме.

Неграмотно проводить различия между «полезными» и «вредными» микроорганизмами. Можно только опираться на способность самой кожи противостоять болезням и инфекциям, а не пытаться объяснять это «сложным внутренним миром» самих микробов, навешивая на них субъективные ярлыки «отрицательных» или «положительных» героев.

Кроме того, нельзя забывать о связи кожи с иммунной системой.

Микробы на коже могут влиять на поведение иммунных клеток. Недавние испытания показали, что Staphylococcus epidermidis помогает иммунной системе контролировать инфекции, изменяя функцию Т-клеток (ключевой компонент адаптивного иммунного ответа организма) для повышения иммунитета хозяина.

Исследования обнаружили, что различные микробы сообща влияют на составляющие иммунной системы, и то, как они общаются с иммунной системой, очень специфично для каждого микроба (Wallen-Russell et al. 2017).

Многие из кожных микроорганизмов являются безвредными и в некоторых случаях обеспечивают жизненно важные функции, которые человеческий геном не развил. Симбиотические микроорганизмы занимают широкий спектр кожных ниш и защищают от вторжения более патогенных или вредных организмов. Эти микроорганизмы могут также влиять на миллиарды Т-клеток, которые с их помощью учатся противостоять патогенам.

И вся эта система должна находиться в тонком балансе не только между собой, но еще и «дружить» с организмом-хозяином.

Американцы показали, что разнообразие микробов – это гарантия стабильности и равновесия в организме (Wallen-Russell et al. 2017).

Вывод: чем разнообразнее микробиом, тем лучше здоровье.

Главный вопрос: что делать?

Стоит ли однозначно полагаться на популярные мнения о том, что микробиотические продукты различной направленности – это средство Макропулоса?

Могут ли эти препараты нарушить спокойствие в микромире?

На первый взгляд, нет.

Но, вот, казалось бы, популярный и безобидный витамин B12, который многие пациенты принимают в качестве биологически активной добавки.

Недавно канадские врачи (Kang et al. 2015) выяснили, что биосинтез этого витамина в присутствии бактерий Propionibacterium acnes значительно снижался у пациентов с угревой болезнью. Они предположили, что человек, принимающий витамин B12, модулирует деятельность микробиоты кожи и способствует патогенезу акне.

Чтобы проверить эту гипотезу, канадцы проанализировали микробиоту кожи у здоровых людей, и дополнили ее витамином B12.

Они обнаружили, что добавка витамина подавляет экспрессию генов биосинтеза витамина B12 у P. acnes и изменяет транскриптомы микробиоты кожи.

В результате у одного из десяти испытуемых появилось акне через неделю после приема витамина.

Кроме того, проанализировав молекулярный механизм, ученые обнаружили, что добавка витамина B12 в культуры P. acnes способствовала производству порфиринов, которые, как уже известно, провоцируют воспалительный процесс.

Это новое свидетельство о роли внешнего провоцирующего фактора, подрывающего тонкий баланс.

А сколько еще предстоит выяснить?

Схожие вопросы возникают и в теме популярных, особенно в России, добавок с пре- и пробиотиками.

Идея использования пробиотиков для восстановления флоры кишечника постулируется очень давно (см., например, Rowland et al. 2009), и проблема с внутренней средой организма заключается в том, что она недоступна и изолирована от внешней среды и ее сложно изучать и поэтому контролировать (Grönlund et al. 1999).

С кожей все должно быть проще – она видна невооруженным глазом, ежедневно подвергается внешнему воздействию и не имеет проблемы доступа к микробиому.

Но опять появляется «но».

Американцы установили, что на кожу влияет окружающая среда, которая провоцирует проблемы, и поэтому бессмысленно использовать «пробиотические» средства, если в окружающей среде присутствует что-то, что сразу же нивелирует эффект (см. Wallen-Russell et al. 2017).

Как только действие пробиотиков заканчивается, кожа сразу же возвращается в привычное состояние.

Кроме того, есть и сложности при производстве пробиотиков.

Мы обратились к эксперту – косметическому химику Юлии Гагариной – и попросили ее рассказать, какие особенности бывают при использовании пробиотических продуктов и когда их уместно применять.


Для использования пробиотиков в косметике есть определенные сложности – бифидо-, ацидо- и лактобактерии не способны образовывать споры и легко разрушаются.

При выборе пробиотического препарата возникает несколько проблемных вопросов.

Первый – выживаемость, так как пробиотическими свойствами обладают только живые микробы. Более того, целым рядом работ было показано, что минимально достаточной дозой, способной осуществлять значимое действие, может считаться доза не менее 107 КОЕ (Saavedra 2001).

Выживаемость бактерий зависит от технологии производства и условий хранения препарата. Например, добавление бифидобактерий в кефир не гарантирует их сохранности и способности к размножению; жизнеспособность микрофлоры как в жидких, так и в простых сухих формах препаратов может быть утрачена ранее официального срока. Для большинства пробиотиков, особенно для жидких лекарственных форм, требуются особые условия хранения, например, температура.

Следует учитывать разрушительное действие желудочного сока на незащищенную флору. Доказано, что лишь небольшое число штаммов лактобактерий (L. reuteri, L. plantarum NCIB8826, S. boulardii, L. acidophilus, L. casei Shirota) и бифидобактерий обладает кислотоустойчивостью. Большинство микробов погибает в желудке.

По данным Анатолия Безкоровайны (Bezkorovainy 2001), лишь 20–40 % селективных штаммов выживает в желудке.

Д. Почарт (Pochart et al. 1992) продемонстрировал, что из 108 микр. тел лактобактерий, принятых в кислотоустойчивой капсуле, в кишечнике обнаруживается 107, после приема такого же количества в йогурте – 104 микр. тел, а после приема той же дозы в открытом виде (порошок) микробы в кишечнике не обнаруживаются вовсе. Поэтому предпочтительны пробиотики, заключенные в кислотоустойчивую капсулу.

Впрочем, после того как микробиологическое равновесие в кишечнике будет восстановлено, прием различных кисломолочных продуктов нужен и важен!

По данным публикаций, внутренний прием различных видов пробиотиков эффективен для решения ряда проблем кожи (табл. 2).

Таблица 2. Штаммы пробиотиков, которые исследовались относительно положительного влияния при лечении различных видов заболеваний

Виды пробиотиков

штамм

ЖКТ

Экзема

Аллергии

Акне

Иммуномодуляция

Bifidobacterium

animalis

 

х

х

 

 

х

Bifidobacterium

lactis

 

х

х

 

 

х

Bifidobacterium

longum

 

 

 

х

 

х

Lactobacillus

acidophilus

 

х

х

 

 

х

Lactobacillus

casei

Shirota

х

х

 

 

х

Lactobacillus

plantarum

 

х

 

 

х

х

Lactobacillus

gasseri

 

 

 

 

х

 

Lactobacillus

rhamnosus

GG

х

х

 

х

х

Lactococcus

lactis

 

 

 

 

х

 

Бактерии используют очень широко и в продуктах по уходу за кожей. В средствах для волос они работают как укрепляющие и стимулирующие рост. Также на их основе можно делать инновационные консерванты («мертвые бактерии (лизаты) – убивают живые бактерии»).

Вот примеры:

  • Aspergillus/Rice Ferment Extract – аспаргилус, плесневый гриб, который называют еще «плесень кодзи». Ценен тем, что может перерабатывать то, что не под силу Saccharomyces – ферментирует крахмал. Используется для производства саке (из рисового зерна), соевого соуса и мисо-пасты. Но самое обширное применение – это использование для получения лимонной кислоты. Для кожи используется как выравнивающий тон компонент, осветляющий пигментацию; также он эффективно отшелушивает кожу, запуская процесс омоложения.
  • Leuconostoc Ferment Filtrate – лейконосток, лактобактерия, которая вызывает квашение огурцов и капусты. Натуральная альтернатива консервантам и противомикробным добавкам. Эффективно подавляет все виды патогенных микроорганизмов.
  • Saccharomyces/Magnesium Ferment и Saccharomyces/Copper Ferment и Saccharomyces/Iron Ferment и Saccharomyces/Zinc Ferment – смесь дрожжевых «сахарных» грибов, которые росли в присутствии ионов магния, меди, железа и цинка. Необходимые для роста волос минералы, аминокислоты и витамины дрожжей делают комплекс универсальным для решения проблем волос.
  • Lactobacillus/Rye Flour Ferment Filtrate – лактобактерии, выросшие на ржаной муке. Регулируют работу иммунной системы кожи; уменьшают количество пропионовых бактерий, потому хорошо себя показывают при лечении проблемной кожи; увлажняют кожу и стимулируют ее заживление.
  • Bifida Ferment Lysate – лизат бифидобактерий. Оказывает противовоспалительное и заживляющее действие; применяется как антистрессовая добавка, уменьшающая чувствительность кожи; используется для anti-age препаратов, так как нормализует обменные процессы.

Выводы

Мы написали эту статью, чтобы показать, что все классификации и споры о полезных и вредных бактериях условны.

Когда в 2008 году Национальные институты здравоохранения США затеяли крупный проект Human Microbiome Project, подобный столь же масштабному проекту по расшифровке генома человека, ученые хотели удовлетворить исследовательский интерес.

Тогда амбициозная задача ученых – понять наконец, как изменения в микробиоме сказываются на здоровье человека, – так и не была решена, равно как и расшифровка генома человека не дала окончательных ответов на то, как функционируют гены.

Ответы еще предстоит получить, и можно предположить, что они не будут однозначными.

Однако академические идеи были выхвачены из контекста и из-под чутких рук ученых, вынесены за пределы лабораторий и стали достоянием широкой публики, породив множество мифов и неверных интерпретаций.

То, что мы наносим на кожу «хорошие» бактерии и надеемся с их помощью победить «вредные» или принимаем внутрь препараты и считаем, что они безобидны, может тем не менее колебать баланс микроорганизмов. Вот почему очень важно прислушиваться к своему врачу и использовать правильные продукты и ингредиенты и только тогда, когда это действительно необходимо.

Нет «плохих» или «хороших» бактерий, важен только баланс между ними. И его поддержание в наших руках.

Источник: www.1nep.ru