Один из главных вопросов, на который пытаются ответить ученые в течение нескольких тысяч лет, звучит так: почему человек стареет? На сегодняшний день существует более двухсот теорий о механизмах наступления старости, однако ни одна из них не объясняет до конца суть процесса старения.
В начале прошлого века знаменитый русский ученый-биолог Илья Мечников высказал неожиданную гипотезу, что старение является следствием отравления организма продуктами жизнедеятельности бактерий кишечника. И хотя гипотезу не поддержали, идеи Мечникова о значении биоты для здорового долголетия находят подтверждение в современных исследованиях.
Великий биолог ошибался в том, что считал микрофлору простым скоплением микробов в кишечнике. Сейчас не вызывает сомнений, что это сложнейшая система биологических организмов, наделенная способностью к коммуникациям и взаимодействию.
О том, как изменяется микробиота с возрастом и как воздействует на процессы старения, рассказала врач-гастроэнтеролог, кандидат медицинских наук Дарья Каштанова.
Но сначала, в первой части беседы, мы постарались разобраться, что такое микробиота с точки зрения современной науки и почему многие исследователи неофициально выделяют ее в отдельный орган наравне с сердцем, легкими и печенью.
Часто люди называют микроорганизмы внутри человека «микрофлорой». Правильно ли это?
Термин «микрофлора» — наследие того времени, когда представление о микроорганизмах, населяющих человека, было совершенно иным. Сегодня используют оба термина, но согласно современной классификации, корректнее использовать определение «микробиота», в ее состав входят бактерии, грибы, вирусы и другие микроорганизмы, которые не относятся к растительному царству.
Где она располагается?
Раньше считалось, что микроорганизмы обитают в локализованных участках, соприкасающихся с внешней средой, например, в ротовой полости, в кишечнике, на коже. Теперь изменилась сама концепция стерильности организма, микробиота обнаруживается в тканях, которые всегда считались стерильными. Есть, например, работы, посвященные изучению микробиоты атеросклеротических бляшек или эпикардиального жира (то есть тканей сердца). Есть работы по изучению внутриутробной микробиоты. Нашли микроорганизмы и в мочеполовых путях, и в нервных тканях головного мозга, который, как полагали, надежно защищен гемоэнцефалическим барьером. Появляется все больше работ, «открывающих» микробиоту тех или иных тканей, так что можно предположить, что микробиота существует в каждом органе.
Но микробиоту внутренних органов здорового человека можно уловить только с помощью методов анализа генетического материала микроорганизмов. Несмотря на это, согласно последним данным, количество клеток микроорганизмов, живущих в человеке, примерно соответствует общему количеству клеток тела, то есть мы наполовину люди, наполовину микробы. Считается, что общий вес микробиоты, распределенной по тканям, составляет примерно 2-2,5 кг в зависимости от массы тела.
Какую пользу мы получаем от этого симбиоза?
Известно огромное количество функций микробиоты и еще больше, вероятно, не изучено. Мы постоянно открываем в различных тканях организма человека рецепторы, взаимодействующие либо с самими микроорганизмами, либо с их компонентами или метаболитами. Микробиота «общается» с нашим организмом и регулирует работу иммунной системы, продуцирует короткоцепочные жирные кислоты, часть которых обладают противовоспалительным и онкопротективным эффектом, то есть защищают нас от онкологических заболеваний. Микроорганизмы активно участвуют в процессе пищеварения – большинство продуктов мы не смогли бы переварить без их помощи. Расщепление пищи человеческими ферментами практически заканчивается в верхних отделах кишечника, далее в работу включаются микроорганизмы. Они перерабатывают сложные вещества, расщепляют их и, разумеется, потребляют. Так что мы кормим не только себя, но и наших жителей.
Кроме того, микробиота имеет интересную социальную организацию, ее члены занимаются производством необходимых друг другу субстанций. Участники сообщества тонко и направленно взаимодействуют друг с другом: начинает казаться, что биом обладает неким «общественным разумом». Каждый микроорганизм выполняет свою функцию. Микробы создают витамины и метаболиты, передают их друг другу, регулируют свои популяции и поддерживают нашу жизнь. Продукты микробов используются и организмом человека: например, бутират, продуцируемый биотой, является основным источником питания для клеток кишечника, некоторые короткоцепочные жирные кислоты отвечают за питание мышечных клеток. Витамины, продуцируемые микробами в толстой кишке, как оказалось, могут всасываться в кровоток и играть определенную роль в поддержании нормального уровня этих эссенциальных элементов.
Микробы строят свои «города» и создают «кооперативы», сообща «решают», пускать или не пускать чужаков в сообщество. Они слаженно реагируют на изменения условий внешней среды. Если в нашем питании появляются новые продукты, микробы могут менять свои метаболические функции и подстраиваться под новые пищевые условия.
Микробные сообщества напоминают устройство страны. Чем больше в государстве производственных отраслей, чем разнообразнее пул специалистов и сильнее армия, тем больше у нее возможностей к автономному существованию. То же самое происходит на уровне микробиоты. Чем богаче сообщество своим видовым и функциональным разнообразием, тем устойчивее оно к внешним воздействиям. Такие сообщества, как правило, представляют собой очень умную, саморегулирующуюся систему с весьма тонким взаимодействием между ее членами. Микроорганизмы могут взаимозаменять друг друга, брать на себя функцию соседей. То есть чем богаче разнообразие нашей микробиоты, тем она более устойчива и полноценна. И тем лучше для нас – ведь так она эффективнее защищает нас от вторжения нежелательных инфекций и различных расстройств.
Эволюция и вся жизнь человека как вида тесно связана с микроорганизмами. Так, внутри клеток животных располагаются «одомашненные» потомки бактерий, митохондрии, которые являются основной «энергетической станцией» любой клетки. А в самом человеческом геноме есть вставки вирусных генетических цепочек. Это не те вирусы, которые являются возбудителями заболеваний, и попадают к нам «извне», а те, которые фактически являются для нас эндогенными – то есть мы унаследовали их от наших далеких предков. Вирусный генетический материал в составе нашего генома, как правило, не оказывает значительного влияния на клетку, однако в отдельных случаях может регулировать работу наших генов, например, определяя, что именно будет считываться в геноме и как будут работать его участки или даже защищать нас от внешних вирусов, как, например, происходит во время внутриутробного развития. То есть наши одомашненные вирусы могут защищать нас от внешних, а также определять, какие из наших генов будут работать, а какие нет.
Таким образом, мы не просто живем в постоянном взаимодействии – мы являемся единой системой. Иногда начинает казаться, что это не мы вырастили внутри себя микробов, а они вырастили организм в виде человека, который бережет свое тело и тем самым сохраняет их среду обитания. Как бы то ни было, дальнейшее изучение организма человека представляется невозможным без изучения его микробиологической составляющей.
Продолжение следует
