Суперорганизм – гибрид человека и микробов

Сколько в нас микробов и как их сосчитать, из чего на самом деле состоит микрофлора и почему в XXI веке возникают пандемии аутоиммунных и аллергических заболеваний?
Рассказывает старший научный сотрудник, к.м.н.,  доцент НИИ антимикробной химиотерапии ФГБОУ ВО СГМУ Минздрава России (Смоленск) Ирина Вениаминовна Андреева. 

- В чем состоит разница между микробиомом и микробиотой? Или это принятое обозначение одного и того же?

- Действительно, термины "микробиом" и "микробиота" часто используются как синонимы. Но различия между ними есть. Микробиом – это совокупность генов микробных популяций человека или так называемый коллективный геном. Микробиота – это совокупность микроорганизмов определённой экосистемы. Например, наш организм, наше тело – это тоже макросистема для различных микроорганизмов. Нельзя говорить, что там только бактерии. Она включает ещё дрожжи, вирусы, другие виды микроорганизмов. Термин микробиота используется для характеристики микробиоценоза определённой экосистемы отдельных органов. Это может быть кишечник, кожа, ротовая полость, влагалище, грудное молоко, т.е. те экосистемы, в которых больше всего микроорганизмов в макроорганизме. Помимо этого, при определении термина "микробиота" помимо микробиоциноза нужно ещё учитывать наличие генетического материала и взаимоотношения внутри этой экологической ниши в определённый момент времени и на определенной географической территории.

Есть ещё термин "микрофлора". Он широко используется в рекламе. Например, говорится, что антибиотики влияют на нормальную микрофлору. Мы часто слышим: нормальная микрофлора кишечника, нормальная микрофлора влагалища. Клиницисты его продолжают использовать. И этот термин распространён среди обывателей. Но с точки зрения микробиологии этот термин рассматривается как устаревший, потому что к флоре, то есть миру растений, составляющие микробиом бактерии, грибы и вирусы не относятся. Но если термин микрофлора будет и дальше использоваться в научных публикациях, ничего криминального в этом нет. Мы просто к нему привыкли.

- Фактически, микрофлора – это синоним микробиоты?

- Да. Он может так использоваться. Но, повторюсь, с микробиологической точки зрения это неправильно. Термин микробиота ввёл Нобелевский лауреат, известный американский генетик и биохимик Джошуа Ледерберг. Именно он описал микробиоту как генетическое сообщество микроорганизмов человека. Он рассматривает это понятие как единый организм с индивидуальными генетическими принципами. У одного человека на разных участках тела колонии микроорганизмов отличаются друг от друга. Например, в кишечнике и ротовой полости колонии микроорганизмов отличаются также, как в почве и в океане, до такой степени они разнятся. Непонятно, как создается это микробное разнообразие. Влияет множество факторов: географическое проживание, особенности питания, окружающая среда, генетические факторы, воздействие микробов на человека в самом раннем возрасте. У каждого человека микробиом уникален.

- В научных публикациях упоминается, что организм человека состоит из человеческих клеток всего на 10%. А что тогда составляет 90%? Чьи это клетки?

- Ранее, действительно, считалось, что на одну клетку организма приходится приблизительно 10 бактериальных клеток. В ранних публикациях утверждалось, что у нас в организме в 10 раз больше микробов, чем собственных клеток. Это было озвучено ещё в 70-х годах ХХ века микробиологом Томасом Лаки. Он подсчитал, что человеческий организм содержит примерно в 10 раз больше полезных и патогенных бактерий, чем своих собственных клеток. И в течение более 40 лет это оставалось аксиомой и не подвергалось сомнению. Сейчас доказано, что это миф. Тем не менее, именно это утверждение способствовало появлению огромного интереса к изучению как количественного состава микробов, обитающих в кишечнике, так и их разнообразия. В 2014 г. молекулярный биолог Национального института здоровья США Джуд Роснер выразил свое сомнение по поводу утверждения 10:1. Он заявил, что Томас Лаки использовал некорректную методику расчета численности микробных клеток, ошибочно считая, что плотность микробов в тонком кишечнике является примерно такой же, как в толстой кишке, а это оказалось не так.

- А какое соотношение принято сейчас? Сколько в нас клеток микробов?

- В 2016 г. ученые из Израиля и Канады посчитали, что эталонный человек массой 70 килограммов в возрасте 20-30 лет ростом 170 см содержит около 30 трлн человеческих клеток и 39 трлн бактерий. Получается соотношение 1,3:1 (микробы и клетки макроорганизма, из которых примерно 25 трлн. эритроцитов, 1,4 трлн тромбоцитов и примерно 3 трлн всех остальных клеток организма). Это соотношение не постоянно, а все-таки вариабельно. Человек сходил в туалет, у него опорожнился кишечник и наши клетки временно получают численное преимущество над бактериями. Тем не менее, это тоже очень много. Поэтому взаимодействие человека и тех микроорганизмов, которые заселяют его макроорганизм, является настолько тесным, что сейчас медицинское сообщество предлагает рассматривать такой термин как «суперорганизм» – гибрид человека и микробов.

- Почему состояние здоровья человека напрямую зависит от микробиома?

- Действительно, микробиота взаимодействует с остальными органами и системами и определяет функционирование нашего организма и при здоровом состоянии, и при заболевании. Именно благодаря этому соотношению получается суперорганизм. На нас влияют перемены в обществе, в окружающей среде, в питании. Современный уровень жизни привёл к максимальному уровню использования дезинфекции, и наша иммунная система контактирует с микробами значительно меньшем объеме и в гораздо более позднем возрасте по сравнению, например, с поколением, жившим в начале прошлого века. Мы всё дезинфицируем и проглаживаем – ребенок не должен контактировать с микробами – это очень распространённое мнение. И это в определенной степени плохо: развитие иммунной системы замедляется, поскольку на нас больше не воздействуют привычные предкам микроорганизмы. Получается, что иммунитету не на чем тренироваться, и он начинает, образно говоря, бить по своим. Поэтому в XXI веке возникают пандемии аутоиммунных и аллергических заболеваний как среди детей, так и среди взрослых. Эти две группы заболеваний в значимой степени связаны с тем, что мы встречаемся в жизни с меньшим количеством микроорганизмов, чем было ранее.

- После того, как у маленького человека заселилась вся микробиота, сформировался иммунитет, можно ли повлиять на иммунитет с помощью изменения микробиоты, например, за счёт приема пробиотиков?

- Желудочно-кишечный тракт – это не только пищеварительная система, но и значимое звено иммунной системы. Порядка 80% иммунокомпетентных клеток локализованы именно в слизистой оболочке кишечника. Что касается заселения, то сначала считалось, что дети рождаются стерильные, а после рождения происходит колонизация бактериями в зависимости от того, как родился ребенок. Если через родовые пути, то это лактобактерии, если путем кесарева сечения, то могут колонизировать стафилококки. С молоком матери ребенок получает бифидобактерии. Действительно, считается, что к 3 годам микробиота становится стабильной и максимально похожей на взрослую. Но, тем не менее, можно корригировать последствия нарушения микробиоты в раннем детском возрасте. Если рассматривать коррекцию микробиоты полностью, то трансплантация кишечной микробиоты – это один из вариантов.

- Во взрослом возрасте тоже используется этот вариант?

- Да, конечно.

- Мы говорим про микробиоту кишечника, потому что там сосредоточено наибольшее количество клеток, связанных с работой иммунитета?

- Действительно, микробиом у нас распределён неравномерно. Есть микробиом кожи, рта, дыхательных путей, генитального тракта, грудного молока, глаз, кишечника. Это те органы, где больше всего микробов. Наиболее значимым и по протяженности, и по заселению является именно микробиота кишечника, составляя 60% всей микробиоты организма. Суммарная масса бактерий, которая ассоциирована с желудочно-кишечным трактом, больше, чем масса мозга. 2,5-3 кг - это масса бактерий, а масса головного мозга около 1,5 кг.

Читайте продолжение интервью с Ириной Андреевой в ближайшее время на нашем сайте, а здесь материал о роли микробиома в создании новых лекарств.