Микробы в организме человека: Серые кардиналы организма: как микробы управляют людьми

Содержание

Чего от нас хотят микробы?. Они управляют нашим поведением и добиваются желаемого

Про микробов и людей

Помните советский мультфильм про лося, на рогах которого ездили лесные звери и устроили себе там дом? Наш организм — такой же лось для триллионов одноклеточных организмов (большинство из них составляют бактерии), которых собирательно называют микробами, микрофлорой или микробиотой. Можно даже сказать, что мы и наши микробы составляем один метаорганизм, который необходимо рассматривать как единое целое, поскольку людей, лишенных микробов, не существует.

Люди и микробы объединились во имя самого ценного, что нужно живому организму, — во имя еды. Люди умеют ее добывать, а микробы — переваривать. Однако для мирного сосуществования им необходимо выполнять договор о ненападении. Поэтому, действуя на скопления иммунных клеток стенки кишечника, бактерии смягчают возможный иммунный ответ. Если этого не происходит, например, из-за недостатка бактерий, иммунитет человека становится более агрессивным. Вероятно, именно из-за этого у детей, выросших в условиях пониженного содержания бактерий (в чистоте, вне контакта с матерью и ее молоком), чаще развиваются аллергии и аутоиммунные заболевания. Со своей стороны, микробы не разрушают стенки кишечника. Впрочем, они остаются мирными соседями лишь до тех пор, пока не проникнут внутрь организма человека. Там они вызывают тяжелые воспаления, с которыми непросто бороться.

Кроме того, микробы требуют защиты своих интересов. Например, им важно, чтобы к ним регулярно поступала пища, а стенка кишечника их не травмировала. Для этого они выделяют сигнальные молекулы, регулирующие деятельность окружающих клеток хозяина, например всасывание или секрецию ферментов, или даже отложение жира (да-да, есть данные о том, что ожирение связано с нарушением баланса кишечной микробиоты). Ну и, наконец, такое сосуществование иногда приводит к странным эффектам. Например, микробы могут поглощать лекарства, принимаемые хозяином, или как-то их модифицировать, что иногда существенно снижает эффективность лечения.

Или же выделять свою ДНК (в рамках обмена генами с другими бактериями), которая, возможно, поглощается окружающими тканями хозяина. Однозначных подтверждений тому, что гены бактерий работают в клетках стенки кишечника, пока нет. Однако известны подобные случаи у насекомых и червей. А в геноме человека найдены некоторые последовательности, подозрительно похожие на бактериальные. Вероятно, между нами и нашими микрообитателями чуть больше общего, чем кажется на первый взгляд.

Чем заняты микробы в организме человека. Иллюстрация: Михаил Фомин, «Чердак»

Получается, с одной стороны, что опасность все время рядом. А с другой стороны, избавиться от нее невозможно, потому что отсутствие микробов оборачивается еще худшими последствиями, чем их наличие. Так, например, согласно «гигиенической гипотезе», излишнее стремление к чистоте и гигиене вредно для здоровья, а ранний контакт ребенка с бактериями и аллергенами, напротив, укрепляет иммунитет. Впрочем, до сих пор выходят статьи, авторы которых рассматривают микробов как паразитов, использующих человека для собственных нужд.

И здесь сильным аргументом становится влияние микробиоты на нервную систему человека.

Путь к мозгу через желудок

Казалось бы, где головной мозг, а где желудок? Тем не менее первое, что необходимо организму для выживания, — еда, а значит, мозг должен четко понимать, есть ли она, что с ней происходит и хорошо ли работает пищеварительная система. Специально для этого в стенке кишечника расположены

энтерохромаффинные клетки — микрожелезы, выделяющие множество регуляторных веществ. Часть из них действует на близлежащие клетки, стимулируя или замедляя пищеварение. Другие же активируют нейроны в стенке кишечника, в частности окончания блуждающего нерва, который идет напрямую в головной мозг. Кроме того, под поверхностью кишечника встречаются болевые окончания, которые тоже реагируют на вещества, выделяемые энтерохромаффинными клетками, и могут сигнализировать о том, что организм съел что-то не то. Наконец, стенка кишечника заселена иммунными клетками, чутко следящими за проникающими внутрь веществами. При обнаружении врага эти клетки запускают воспаление, при этом выделяются вещества, действующие на нервные окончания и попадающие в кровоток. Таким образом стресс из локального может стать глобальным.

Информация о деятельности бактерий тоже, конечно, быстро оказывается в мозге. Во-первых, «мирные» микробы стимулируют пищеварение, и в кровь поступает множество переваренных или синтезированных ими продуктов. Например, короткоцепочечные жирные кислоты (расщепляя которые, мы получаем 5—10% нашей ежедневной энергии). На клетках мозга есть рецепторы, которые их ловят и сигнализируют о чувстве насыщения. Кроме того, при наличии энергетических ресурсов мозг лучше развивается. У детей, испытывавших недостаток еды еще в утробе матери, чаще встречаются шизофрения и биполярное расстройство. А увеличение количества короткоцепочечных жирных кислот в крови, наоборот, стимулирует обучение и память.

Во-вторых, бактерии активно общаются со стенкой кишечника (а через нее — с мозгом хозяина), выделяя вещества, действующие на энтерохромаффинные клетки.

Интересно, что сигнальные вещества бактерий являются просто-таки прямыми аналогами наших собственных гормонов и нейромедиаторов: оказалось, что кишечная микрофлора может производить норадреналин, дофамин, серотонин, тестостерон, гистамин, а также нейромедиатор гамма-аминомасляную кислоту и белки — регуляторы аппетита (например, грелин и лептин). Более того, некоторые бактерии могут выделять бензодиазепины — вещества, оказывающие успокаивающее воздействие (среди их родственников, например, известный транквилизатор феназепам). Ученые полагают, что все эти сигнальные молекулы очень древние и использовались бактериями для общения друг с другом еще в те времена, когда многоклеточные организмы только развивались. То есть кишечная микрофлора выступает как дополнительная железа в организме человека.

Иллюстрация: Михаил Фомин, «Чердак»

Так чего же хотят микробы?

В первом приближении мотивация микробов несложна: они хотят еды. Если питательных веществ для них оказывается недостаточно, то они могут выделять вещества, стимулирующие болевые окончания в стенке кишечника. Существует даже устрашающая гипотеза, согласно которой колики у младенцев тоже вызваны бактериями: боль заставляет организм перенаправлять внутренние энергетические ресурсы в область кишечника, а плач (вызванный действием микробов на мозг) привлекает родителей, которые пытаются накормить ребенка, чтобы успокоить.

Если же хозяин достаточно взрослый, то можно регулировать добычу им еды напрямую через его нервную систему. Например, при достаточном количестве пищи некоторые из наших полезных соседей синтезируют незаменимую аминокислоту триптофан, на основе которой наш организм производит серотонин, так называемый «гормон счастья». Серотонин в свою очередь регулирует деятельность нервной системы, вызывая чувство насыщения, спокойствия и радости. При недостатке еды микробные гормоны и нейромедиатор могут сдвигать поведение в сторону тревожности и поискового поведения. В известном эксперименте ученые пересаживали микрофлору от линии мышей с повышенной тревожностью к обычным мышам, и их уровень тревожности тоже возрастал.

Особенности микробиоты были обнаружены и у людей с поведенческими отклонениями, например страдающих депрессией, шизофренией и анорексией. Ученые полагают, что причиной этих расстройств может быть дисбаланс нейромедиаторов, вызванный кишечными бактериями.

Кроме того, микробы хотят своей любимой еды. Микробиота состоит из множества видов бактерий, которые различаются по своим пищевым предпочтениям. И каждый вид бактерий стремится так подействовать на организм хозяина, чтобы он чаще употреблял в пищу именно их любимые вещества. Вероятно, 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. Известно, что чувство вкуса может изменяться при операциях на кишечнике, в ходе которых неизбежно меняется и микробный состав. Но даже и у тех, кто сидит на одинаковой диете, бактерии могут вызывать сдвиг пищевых предпочтений.

Ученые сравнили содержание бактериальных веществ в моче сладкоежек и людей, равнодушных к сладкому, которые, тем не менее, питались одинаково. Оказалось, что эти вещества в моче разные! Получается, что тяга к сахару может быть свойством микрофлоры, а не ее хозяина. Так что если вам кажется, что вы патологически любите шоколад, то не исключено, что на самом деле его обожают ваши микробы.

Наконец, микробы хотят путешествовать, попадать в другие организмы и обмениваться генами с дальними родственниками, живущими у других хозяев. Поэтому им было бы выгодно повышать социальность человека. И действительно, было обнаружено, что мыши, выросшие в безмикробной среде, проявляют особенности поведения, схожие с таковыми у аутичных людей, потому что не получают внутреннего социализирующего сигнала. Также ученые выявили отличия микробиоты детей, страдающих расстройствами аутистического спектра, от здоровых детей. При этом большинство детей-аутистов ограничивают свое питание небольшим набором продуктов.

Полагают, что это связано с дисбалансом их микрофлоры: одних микробов много, других — почти нет, поэтому вкусовые предпочтения сильно смещены, а призывов к социальности от бактерий не хватает.

Заразный аппетит

Итак, многие особенности или расстройства поведения могут иметь бактериальную природу. Из этого следуют два вывода, которые, вероятно, повлияют на медицину будущего.

1) Особенности поведения могут передаваться посредством микробов.

В пользу этого говорит эксперимент с мышами, у которых пересадка микрофлоры изменила поведение в сторону более тревожного. Кроме того, ученые подсчитали, что у людей, имеющих близких знакомых, которые страдают ожирением, повышен риск развития того же симптома. Не исключено, что склонность к ожирению тоже может передаваться вместе с микробами, хотя напрямую этого до сих пор доказано не было. Наконец, существует гипотеза о том, что вкусовые предпочтения (которые, как мы уже знаем, тоже могут изменяться под действием бактерий) ближе у членов одной семьи, чем у малознакомых людей.

Это, вероятно, позволяет раскрыть «тайну маминого борща» — еда, приготовленная дома, может казаться вкуснее других не только потому, что человек привыкает к ней с детства, а еще и потому, что у его родственников наиболее близкий к нему состав бактерий, которые требуют одних и тех же питательных веществ.

2) Особенности поведения можно лечить с помощью микробов.

Все больше заболеваний оказываются связанными с отличиями в кишечной микробиоте. Например, недавно ученые в 100% случаев смогли отличить людей, страдающих депрессией, от здоровых, используя только анализ кала. А когда становится известна причина, открываются возможности для лечения. И несмотря на то, что общедоступная микробная терапия пока не разработана, отдельные исследования показывают потрясающие результаты. Например, ту же депрессию удавалось вылечить успешнее, когда антидепрессанты сочетали с антибиотиками (уничтожающими лишних обитателей кишечника). А фекальные трансплантации (сложные процедуры, в ходе которых из стула здоровых людей извлекают бактерий, упаковывают их в капсулы и кормят ими пациентов) позволили снизить тяжесть симптомов аутизма у людей. Наконец, микробная профилактика тоже принесла свои плоды: среди группы детей, которых регулярно кормили пробиотиками (то есть набором микробов из «нормальной» микрофлоры), ни у кого не развился ни синдром Аспергера, ни синдром дефицита внимания и гиперактивности, в то время как в контрольной группе 17% детей выросли с одним из этих поведенческих отклонений.

***

Последние новости из жизни наших внутрикишечных соседей заставляют нас пересмотреть взгляды на жизнь. Многое из того, что ранее считалось неотъемлемым (а иногда неизлечимым) свойством человеческого организма, оказывается следствием микробного дисбаланса. Невольно задумываешься: где же настоящий человек, неподвластный этим микроскопическим манипуляторам? А пока ученые ищут способ с ними договориться, рекомендуется не поддаваться панике и пить кефир: исследования показали, что молочнокислые бактерии не только улучшают пищеварение, но и поднимают настроение, и ждать следующих открытий становится веселей.

 Полина Лосева

Полезные микробы внутри нас | Наука и жизнь

Наука и жизнь // Иллюстрации

В теле человека примерно сто триллионов клеток, но лишь десятая часть из них — человеческие клетки. Остальные — микробы. Они населяют нашу кожу, живут в носоглотке, на всем протяжении кишечника. Конечно, они мельче человеческих клеток в 10-100 раз, но они сильно влияют на нашу жизнь.

Так выглядит под микроскопом бактерия, вызывающая язву желудка. Длинные жгутики на заднем конце позволяют ей не только плавать в содержимом желудка, но и «заякориваться» в его слизистой оболочке. Бактерия стимулирует секрецию соляной кислоты, желудок начинает сам себя переваривать, а бактерия питается продуктами этого самопереваривания. Тем не менее иногда она живет в желудке здоровых людей как безвредный симбионт и даже, по мнению некоторых ученых, приносит определенную пользу, защищая человека от пищевых отравлений.

Симбиоз с человеком явно полезен для бактерий: мы даем им укрытие с постоянными благоприятными условиями и обильной пищей. Но и они нам кое-что дают.

Наиболее наглядно вклад микроорганизмов выявляется в опытах, при которых подопытных животных освобождают от симбиотической микрофлоры. У мышей, извлеченных из чрева матери кесаревым сечением и воспитанных в стерильных условиях, кишечник сильно вздут. Предполагается, что для усвоения пищи без участия симбиотических микробов кишечник должен быть длиннее и толще. У безмикробных мышей длиннее микроскопические ворсинки, выстилающие внутреннюю стенку тонкого кишечника. Через эти ворсинки идет всасывание переваренной пищи. В стенке кишечника меньше микроскопических углублений, в которых обычно поселяются микробы. В кишечнике меньше клеток, обеспечивающих иммунитет. Уменьшено даже количество нервов, управляющих движениями кишок. Предполагается, что микробы в некоторой степени управляют развитием кишечника, создавая нужные для себя условия. Пример такого взаимодействия в развитии известен у бобовых растений: азотфиксирующие микроорганизмы из почвы вызывают у растения появление специальных клубеньков на корнях, в которых и поселяются. У растения есть соответствующие гены образования клубеньков, но эти гены не проявляются, если их не простимулируют бактерии.

Безмикробные мыши очень чувствительны к инфекции. Для того чтобы такую мышь заразить, достаточно сотни болезнетворных микробов, а для обычной мыши нужно сто миллионов. Бактерии, живущие в кишечнике обычных мышей, физически блокируют пришельцев и даже выделяют антибиотик для их уничтожения.

Бактерии, живущие в кишечнике человека, вырабатывают витамин К, не синтезируемый нашим организмом и необходимый для свертывания крови. Ряд других витаминов также поставляют нам кишечные бактерии. В кишечнике жвачных животных живут микробы, способные переваривать целлюлозу растений и превращать ее в глюкозу, львиная доля которой идет на питание самого животного. У некоторых морских животных в специальных железах обитают светящиеся бактерии, облегчающие своими световыми сигналами поиск жертвы или брачного партнера.

Недавно шведский микробиолог Стаффан Нормарк обнаружил, что чем-то полезна даже бактерия, вызывающая язву желудка. Ее роль в этой болезни открыта более десяти лет назад, но только сейчас становится ясно, почему эта бактерия встречается в желудке и у многих здоровых людей. Она вырабатывает антибиотик, защищающий от сальмонелл и других опасных микроорганизмов. Видимо, в принципе, это полезный симбионт, который иногда «сходит с ума» и вызывает изъязвления стенки желудка — возможно, у людей с пониженным иммунитетом.

57 процентов клеток нашего организма принадлежат бактериям — Российская газета

Ученые замахнулись на святое святых — само понятие, что есть человек. Что такое «Я», чем один отличается от другого? До сих пор считалось, что мозг и геном делают каждого из нас отдельным индивидуумом. Но оказывается, что человек слишком самонадеян. Последние открытия ученых настолько сенсационны, что могут заставить нас пересмотреть представление о себе.

— В нашем организме около 57 процентов клеток не являются человеческими, они принадлежат микробам, и только 43 процента собственно наши, — говорит профессор Калифорнийского университета Роб Найт. — Более того, если геном человека состоит из 20 тысяч генов, то сумма генов всех живущих в нас микроорганизмов около 20 миллионов. Это гигантское сообщество микроорганизмов называют микробиом.

Так что еще вопрос, кто в ком живет, кто решает, что нам есть, пить, вообще как жить. И самое главное: микробиом существует не сам по себе, он взаимодействует с нашим, влияет на мозг, на иммунную систему, на работу генов, на многие другие процессы. А значит, каждый человек уникален не только своим мозгом и геномом, но и своими микробами.

Вообще можно сказать, что в последние годы человек открыл для себя планету бактерий, как Колумб открыл Америку. Это первые существа, заселившие Землю миллиарды лет назад. Не люди, не животные, не растения, а микробы составляют 90-95 процентов биоразнообразия на планете. По мнению ученых, не человек, а эти микроорганизмы являются самыми важными ее обитателями, а ряд специалистов вообще считают бактерий венцом творения. И действительно, их способности поражают. Например, бактериям-экстремалам не страшна высокая радиация. Они живут и в вечной мерзлоте, и при температурах плюс 120[0]С, выдерживают огромные давления на дне океанов и летают в космосе почти при абсолютном вакууме

Интересное исследование провела группа кандидата биологических наук Дмитрия Алексеева из московского Физтеха. Ученые изучали кишечные бактерии у сельских жителей России, а также горожан нашей страны, США и Европы. Результаты исследований опубликованы в престижном научном журнале Nature Communications

— Для нас стало откровением, что по микробиофлоре невозможно отличить российского горожанина, американского и европейского, — говорит Алексеев. — По сути, это близнецы-братья. Конечно, мы предполагали, что они похожи, но не до такой степени. По сути, на уровне кишечника мы видим глобализацию, которая сегодня охватила мир. Люди в разных точках планеты потребляют одну и ту же синтетическую, сильно обработанную пищу, используют антибиотики и т.д. В итоге соотношение видов бактерий сильно искажено, одни явно преобладают, другие «задавлены». И совсем иная картина у российских селян. В отличие от горожан, у них широко и массово представлены самые разные виды бактерий. Такая картина близка к норме.

Жирные мыши, получив бактерии от худых, сбросили вес

Почему у горожан столь аномальная команда бактерий, в принципе, понятно. Виноваты прежде всего антибиотики и консерванты, которые в огромном количестве применяются в сельском хозяйстве и пищевой промышленности. Они выбивают из метаболической цепочки определенные виды бактерий, а оставшиеся получают свободу действий и, что называется, расцветают буйным цветом. Например, из того же количества еды производят больше калорий. Отсюда и лишний вес.

Для ученых уже очевидно, что между микробиомом человека и его недугами есть взаимосвязь. И уже ряд болезней, например, диабет, появление полипов, аутоиммунные болезни стали проверять на состав микрофлоры.

— Пока неясно, что причина, а что следствие, но корреляция очевидна, — говорит Алексеев. — Наука еще не может однозначно сказать, что при таком-то составе микрофлоры у человека будет обязательно такая-то болезнь. Ведь каждый человек очень специфичен, мы все по-разному питаемся. Поэтому предстоит огромная работа, и прежде всего нужна статистика по большому числу людей. А в перспективе каждый должен иметь паспорт своих бактерий. Это позволит создать надежную систему диагностики по микрофлоре. На самой ранней стадии, когда еще нет никаких предвестников болезни, обнаружить, что ваша микрофлора стала сдвигаться в сторону, например, диабета. И посоветовать как минимум изменить питание.

Мировой сенсацией стал эксперимент профессора Найта с мышами. Он взял кишечные бактерии худых и полных людей и пересадил их стерильным мышам. В зависимости от того, от кого грызуны получили бактерии, одни стали худеть, другие стремительно толстеть. А когда ставших жирными мышам добавили бактерии от худых, они сбросили вес. Результаты этого и подобных экспериментов привели к созданию нового метода терапии: пересадке кишечных бактерий от здорового человека больному. В идеале ученые смогут управлять бактериями, изменяя их пропорции в организме человека. Сегодня в мире начинается бум исследований микробиоты. Это совершенно новый способ поддерживать наше здоровье. Намного безопасней по сравнению, к примеру, с курсами антибиотиков. Ведущие страны вкладывают в эти исследования миллионы долларов. Для некоторых болезней уже описан связанный с ней состав микрофлоры, например, язвенного колита. Выявлены бактерии, которые указывают на риск заработать атеросклероз. Этим методом пытаются лечить не только ожирение, но и язвенные колиты, болезнь Крона, диабет.

Уже многие клиники занимаются пересадкой бактерий для омоложения организма. Ведь вместе с человеком стареет и его микрофлора. Пересадка молодых «особей» подстегивает обмен веществ, активизирует иммунитет.

Такие эксперименты уже ведутся, но пока здесь немало проблем. Одна из главных — отторжение. Ведь в нашем кишечнике уже живут «аксакалы», их признала наша иммунная система. И естественно, что она с большой неохотой впускает чужаков. У человека поднимается температура, появляются другие нежелательные реакции. Задача ученых — разгадать код иммунной системы, чтобы понять, какие виды бактерий можно запускать в данный организм, как, в каком количестве и т.д. А какие виды для него категорически запрещены.

Бактерии влияют на поведение человека, считают ученые | Научные открытия и технические новинки из Германии | DW

То, что симбиотические бактерии выполняют в организме человека ряд очень важных функций, известно уже давно. Без них невозможно пищеварение, они вносят важный вклад в формирование иммунной системы. Однако все новые и новые исследования указывают на то, то роль бактерий явно недооценивается. Это и побудило редакцию авторитетного научного журнала Science посвятить данной проблеме специальный выпуск. Одна из публикаций свидетельствует о том, что бактерии, похоже, в значительной степени причастны и к регуляции деятельности головного мозга, а тем самым, возможно, и нашего поведения.

Подлинные хозяева человеческого организма — бактерии

Вообще, если долго слушать Свена Петтерссона (Sven Pettersson), профессора Каролинского института в Стокгольме, становится как-то неуютно. Получается, что мы сами себе не хозяева. С другой стороны, это как бы вполне естественно, ведь один только желудочно-кишечный тракт человека населяют более тысячи видов бактерий, а их суммарная численность составляет около ста триллионов особей. И по генетическому разнообразию человеку далеко до симбиотических бактерий: их наследственный материал насчитывает в общей сложности в 150 раз больше генов, чем содержится в хромосомах клеток человека. Так стоит ли удивляться тому, что бактерии активно воздействуют на свою среду обитания, то есть на нас! Профессор Петтерссон говорит: «Наше тело может считаться своего рода жилищем для бактерий. И они генерируют сигналы, посредством которых регулируют температуру и поступление энергии в этом жилище. В то же время постоянство температуры и надежное энергоснабжение — это важные предпосылки для того, чтобы организм мог в процессе эволюции развить столь сложные органы как желудочно-кишечный тракт или головной мозг. Иными словами, бактерии — один из факторов, объясняющих наличие у человека такого высокоразвитого мозга».

Стерильность препятствует нормальному развитию мозга

И в самом деле, группа исследователей во главе с профессором Петтерссоном смогла экспериментально показать, что нормальное развитие мозга возможно лишь в присутствии бактерий. Правда, опыты проводились не на людях, а на мышах. Ученые выращивали животных в особых стерильных пластиковых изоляторах, а затем анализировали их поведение. «Мы обнаружили, что взрослые животные, не имевшие с самого рождения никакого контакта с бактериями, вели себя более беспокойно, более нервно, чем их сородичи, выросшие в нормальных условиях, — поясняет профессор Петтерссон. — Кроме того, эти стерильные мыши проявляли в ходе наших экспериментов большую готовность к риску, можно даже сказать — безрассудную смелость. Причем этот эффект сохранялся и после того, как мы подвергали безмикробных животных интенсивному контакту с бактериями».

Иными словами, взрослых особей вернуть в нормальное состояние было уже невозможно. Только если стерильные условия носили очень кратковременный характер и мышата уже в раннем детстве вступали в контакт с бактериями, их поведение во взрослом возрасте отвечало стандарту. Видимо, для полноценного развития организма контакт с микробами имеет ключевое значение.

Даже гематоэнцефалический барьер регулируется бактериями

«Это самое важное из наших наблюдений, — говорит ученый, — но мы пока понятия не имеем, какой механизм на всем этим скрывается. Правда, кое-какие взаимосвязи, пусть и косвенные, мы обнаружили. Например, нам удалось показать, что бактерии в определенных участках мозга оказывают влияние на факторы роста, играющие важную роль в процессе формирования и развития мозга. Причем это те самые факторы, которые участвуют в регуляции моторных функций и чувства страха».

Профессор Петтерссон и его коллеги обнаружили также, что бактерии вляют на формирование синапсов — специализированных зон контакта между нейронами. Кроме того, бактерии, похоже, регулируют и концентрацию нейромедиаторов, то есть сигнальных веществ, обеспечивающих информационный обмен между нервными клетками. «Почему бактерии это делают, зачем им это вообще нужно, и почему это происходит не везде, а и лишь в некоторых строго определенных отделах мозга, мы не знаем, — признается ученый. — Но особенно интересно в этой связи то, что бактерии регулируют проницаемость гематоэнцефалического барьера. По крайней мере, на это указывает целый ряд признаков. Незадолго до появления младенца на свет бактерии посылают сигнал, извещающий организм плода о том, что пора закрывать этот барьер».

Гематоэнцефалический барьер выполняет в организме чрезвычайно важную защитную функцию: регулирует проникновение из крови в мозг биологически активных веществ, препятствуя поступлению в мозг чужеродных субстанций, токсинов, патогенных микроорганизмов. Если эмбрион даже в утробе лишен контакта с бактериями, гематоэнцефалический барьер, судя по всему, остается открытым и после появления такого стерильного организма на свет, так что вещества, которым обычно путь в мозг заблокирован, легко в него проникают. Возможно, в этом и заключается объяснение аномального поведения взрослых мышей, выросших в безмикробных условиях.

Какие бактерии живут на наших руках

Однозначно ответить на вопрос о том, сколько же бактерий обитает на руках человека, невозможно. Ни одно фото, сделанное под микроскопом, не помогут определить даже приблизительное количество бактерий, живущих на наших пальцах и ладонях.

Все мы знаем, что и в природе, и в быту нас непременно окружают бактерии (микробы). То же самое касается и человеческого тела. Обратим внимание на наши руки. Их мы пожимаем при встрече, ими дотрагиваемся до лица, готовим и едим. На фото, сделанном при сильном увеличении, наша кисть похожа на огромный мегаполис в час пик – столько там микроорганизмов. Так какие же бактерии живут на наших руках, и опасно ли это?

С раннего возраста ребёнку объясняют, что если грязными руками брать яблоко, то от него будет больше вреда, чем пользы. Становясь старше, мы узнаем, что бактерии являются причиной не только кожных проблем, но и заболеваний внутренних органов человека. Ведь именно своими руками мы заносим бактерии, провоцирующие возникновение разных заболеваний, передающихся бытовым путём в органы пищеварения или даже в кровь через повреждённую кожу.

Однозначно ответить на вопрос о том, сколько же бактерий обитает на руках человека, невозможно. Ни одно фото, сделанное под микроскопом, или видео, снятое с большим разрешением, не помогут определить даже приблизительное количество бактерий, живущих на наших пальцах и ладонях.


Состав микрофлоры

Дать чёткий перечень живущих на нашей коже бактерий невозможно. Состав микрофлоры у каждого человека свой.

Большинство микробов приносят пользу человеку. Они питаются кожными выделениями, очищая поверхность тела и обогащая организм полезными веществами. Лечение от них не требуется.

Меньшая часть бактерий относится к условно-патогенным. Они не приносит вреда в обычных условиях, но могут стать причиной заражения при ослаблении иммунитета.

Ещё меньше на коже болезнетворных бактерий. Вот они-то и являются причиной многих наших болезней, иногда требующих серьёзного лечения. Желающие «знать врага в лицо» могут рассмотреть эти бактерии на фото, которые сделаны с помощью микроскопа, или на обучающем видео с макетом. Там патогенные бактерии в виде больших моделей расположены на макете руки.

Наибольшую опасность представляют следующие гости наших рук:

  1. Сальмонеллы – некоторые виды вызывают острые кишечные заболевания (сальмонеллёзы), например, брюшной тиф.
  2. Кишечная палочка – отдельные штаммы приводят к тяжёлым пищевым отравлениям, могут вырабатывать токсины, смертельные для детей, людей пожилого возраста или с ослабленным иммунитетом.
  3. Шигеллы – вызывают целый ряд инфекционных заболеваний, например, дизентерию.
  4. Бруцеллы – приводят к множественному поражению внутренних органов, вызывают бруцеллёз.
  5. Стафилококк золотистый – наиболее патогенный для человека вид стафилококка. Вызывает целую гамму заболеваний – от лёгких кожных (угри, фурункулы) до смертельно опасных (пневмония, менингит, сепсис). Существуют штаммы, устойчивые к антибиотикам, что ощутимо усложняет лечение.

Привитие ребёнку навыков гигиены

Вырабатывать у ребёнка правильную модель ухода за собой надо с раннего детства. Нужно в доступной форме рассказать о полезных и вредных бактериях на теле человека. При объяснении можно воспользоваться фото, сделанными под микроскопом, и обучающими видео.

Можно сделать макеты некоторых болезнетворных бактерий. Тогда объяснения будут нагляднее. Есть достаточное количество видео по изготовлению макетов из подручных материалов своими руками. К их изготовлению можно привлечь и ребёнка. Макеты желательно делать с фантазией, основываясь на достоверных фото. Они не должны вызывать симпатию, но и чрезмерно пугать ребёнка тоже не стоит.

Макеты можно выставлять на видном месте каждый раз, когда малыш садится за стол с грязными руками или забывает помыть их после улицы. Они лучше слов родителей будут напоминать детям о необходимости следить за чистотой своих рук. Со временем макеты могут прийти в негодность. Вместо них можно будет использовать увеличенные фото микробов.

Главное же в воспитании – сами родители, которые своим примером показывают детям, как соблюдать правила гигиены. Не стоит делать из малыша фанатика чистоты. Основное, что он должен чётко усвоить, – причиной многих требующих медикаментозного лечения болезней могут стать грязные руки, а макет ему в этом поможет.


Предупреждение заражения

Хотим мы того или нет, но наши руки постоянно контактируют с различными поверхностями, заселёнными бактериями. Перила лестниц, кнопки лифта, ручки дверей, поручни в автотранспорте, денежные купюры – всех этих предметов касается руками множество людей. При этом происходит взаимообмен бактериями.

Предметы в квартире не являются исключением. Особенно богатой микрофлорой отличаются:

  • ручки входной и межкомнатных дверей;
  • клавиатура и компьютерная мышка;
  • блоки дистанционного управления различными устройствами;
  • места общего пользования и т.д.

Известно, что лучшее лечение – это предупреждение болезни. Для этого достаточно периодически проводить влажную уборку и поддерживать чистоту квартиры и своих рук.

Как бактерии кишечника защищают организм

С детства нас учат, что бактерии опасны. Но из всех бактерий это лишь 1% — остальные приносят организму пользу, либо никак на него не влияют.

Сегодня мы расскажем об истории открытия бактерий, в каких случаях они опасны, и чем они полезны.

Хорошие и плохие бактерии

Бактерии — неотъемлемая часть нашей жизни. Они обитают на поверхности кожи, в ротовой полости, на гениталиях, в кишечнике и глазах, хотя ранее ученые думали, что глаза стерильны. Эти микроорганизмы появились задолго до нас, и в процессе эволюции человеческому организму пришлось научиться с ними сосуществовать.

Любое бактериальное сообщество или экосистема бактерий называется микробиотой. Микробиота кишечника состоит из триллионов микроорганизмов.

Бактерии условно делятся на три типа: комменсальные, патогенные и оппортунистические. Комменсальные бактерии помогают иммунной системе распознавать болезнетворные микроорганизмы. Из-за этого они считаются хорошими.

Патогенные бактерии при попадании в организм способны вызывать заболевания. Эти бактерии могут распространяться через воду, воздух, почву, а также при физическом контакте. Сами по себе патогенные бактерии не представляют угрозу. Опасность возникает, когда их количество превышает норму, или если они оказываются не на своем месте.

Оппортунистические бактерии в условиях здоровой микробиоты не приносят ни пользу, ни вред. Однако они начинают активно размножаться при нарушениях в работе иммунной системы, заболеваниях, резких изменениях в составе микробиоты и травмах.

Staphylococcus aureus — типичные представители бактериального сообщества, носа и кожи. Но если они попадают в кровь, то способны спровоцировать инфекции.

Escherichia coli (E.coli) имеет плохую репутацию, связанную с пищевыми отравлениями. На самом деле, всего несколько представителей этого рода ответственны за это. Представленность E.coli в небольших количествах в кишечнике — норма. Однако, если они окажутся в мочевыводящих путях, это может стать причиной цистита.

Открытие хороших бактерий

Люди уже несколько столетий занимаются изучением бактерий — первые упоминания о них появились в 1683 году.

Бактерии микробиоты кишечника вне привычной среды быстро погибают. Из-за этого было сложно оценить сообщество микроорганизмов и его функции в Чашке Петри. Но с появлением доступных генетических исследований все изменилось — сегодня с помощью анализа ДНК можно изучать все бактерии в образце, даже погибшие.

Тесты Атлас основаны на технологии секвенирования гена бактерий 16S rRNA, которая позволяет идентифицировать все бактерии в образце.

Знакомство человека с бактериями при рождении

Результаты некоторых исследований показывают, что у детей, которые родились с помощью кесарева сечения, выше риск дисбиоза — нарушения баланса микроорганизмов кишечника, и развития метаболических и аутоиммунных заболеваний по мере взросления. К таким заболеваниям относится сахарный диабет I типа, ожирение, астма и целиакия — непереносимость глютена.

Дети же, рожденные естественным путем, во время прохождения через родовые пути встречаются с микробами, которые формируют иммунитет. Благодаря этому они менее склонны к развитию заболеваний, связанных с работой иммунной системы.

Дисбиоз (дисбактериоз) свидетельствует об изменениях в составе микробиоты. У детей, рожденных с помощью кесарева сечения, соотношение микробов отличается от микробиоты детей, которые рождаются естественным путем.

В России по данным 2018-2019 гг. четверть родов проводится с помощью кесарева сечения.

Однако, не все ученые согласны с тем, что вид родов играет определяющую роль в дисбиозе у новорожденных. В 2018 году Университет Западной Австралии опубликовал результаты научного исследования под названием «Критический взгляд на теорию крещения микробами и влияния кесарева сечения на микробиоту новорожденных».

Ученые считают, что дисбиоз новорожденных зависит не только от вида родов, но и от таких факторов, как послеродовое применение антибиотиков, отсутствие схваток, различия в кормлении грудью, избыточный вес матери и срок беременности.

Роль бактерий в здоровье микробиоты

Бактерии во многом похожи на нас: им необходимы комфорт и пища, они болеют, воюют, заботятся друг о друге, рождаются и умирают. Когда их потребности удовлетворены, они заботятся и о нашем здоровье.

Одна из приоритетных задач бактерий кишечника — расщеплять пищу на простые молекулы, чтобы они могли всасываться в кровь. Человеческий организм не может переваривать сложные углеводы самостоятельно, так как не вырабатывает ферменты для их расщепления. Но это не значит, что они не нужны.

Сложные углеводы — пищевые волокна, или клетчатка, которая содержится в продуктах растительного происхождения, например, цельнозерновых и бобовых. Клетчатка — основной источник питания бактерий кишечника. Они используют ее для синтеза витаминов и короткоцепочечных жирных кислот, в том числе масляной кислоты.

Но не все так просто. Недостаточно просто начать есть клетчатку в большом количестве, чтобы микробиота была здоровой. Чтобы расщеплять поступающие волокна нужны разные виды микробов. Сообществу с низким разнообразием бактерий сложно справляться со всеми функциями.

Видео о важности разнообразия микробного сообщества

Различные пре- и пробиотики в рационе увеличивают разнообразие и улучшают здоровье микробиоты. Пребиотики — продукты, которые любят полезные бактерии. Они содержатся в овощах, фруктах, злаковых, грибах  и бобовых. Пробиотики — продукты, содержащие полезные бактерии, например кефир, йогурт и ферментированные овощи.

Другая не менее важная задача микробов — поддерживать баланс бактериального сообщества микробиоты. Микробиоту можно сравнить со страной, некоторые жители которой трудятся на благо общества и следят за порядком; другие — простые наблюдатели, которые не приносят пользу, но и не создают проблемы; а третьи в любой момент могут устроить бунт.

Комменсальные бактерии поддерживают порядок. Для их благополучия нужны сложные углеводы, в том числе пребиотики. Из волокон бактерии производят специальные вещества, которые затем используют в качестве оружия для защиты от патогенных бактерий. Например, не дают им закрепиться на стенках кишечника и тем самым спровоцировать заболевание.

Некоторые микроорганизмы ферментируют нутриенты и делают их более усваиваемыми для собратьев. А бактерии типа Firmicutes синтезируют из пищевых волокон масляную кислоту — главный источник энергии клеток кишечника (колоноцитов).

Колоноцитам нужно питание, чтобы предотвращать воспалительные заболевания кишечника, поддерживать иммунитет и предупреждать появление раковых клеток. Здоровый кишечник препятствует распространению по организму токсинов, вредных органических соединений и патогенных бактерий.

Как узнать, что микробиота плохо справляется со своими функциями

Дисбиоз может проходить бессимптомно, но если наблюдаются проблемы со стулом и боли в животе, следует обратиться к врачу.

Показатели из Теста микробиоты Атлас, которые могут указать на дисбаланс сообщества бактерий кишечника:

Разнообразие — ключевой показатель здоровья и защищенности от заболеваний. Низкое разнообразие ассоциируется с повышенными рисками хронических заболеваний — болезни Крона или сахарного диабета 2 типа.

Защита от заболеваний. Состав бактерий микробиоты влияет на защиту от хронических заболеваний. Если снижена представленность бактерий, отвечающих за защиту, риск того, что болезнь проявится, возрастает. Результаты Теста микробиоты Атлас помогают оценить, как хорошо микробиота защищает от пяти заболеваний:

  • Ожирение
  • Сахарного диабета 2 типа
  • Ишемической болезни сердца
  • Болезни Крона
  • Язвенного колита

Пробиотические и другие полезные бактерий. Роды бактерий Bifidobacterium и Lactobacillus подавляют рост патогенов, помогают укреплять стенки кишечника и препятствуют воспалению. Даже если эти бактерии не представлены в микробиоте, но проходят через желудочно-кишечный тракт, например, при употреблении йогурта или комбучи — они приносят пользу.

Бактерии типа Firmicutes, в том числе Faecalibacterium prausnitzii, отвечают за производство бутирата. Их представленность в микробиоте обычно снижена при ожирении, сахарном диабете и болезни Крона.

Akkermansia muciniphila стимулирует клетки кишечника производить муцин — белок, который в большом количестве содержится в слизистом слое и защищает от инфекций. Сниженная представленность этого вида бактерий повышает риски развития язвенного колита, болезни Крона и сахарного диабета 2 типа.

Широкомасштабные исследования тысяч образцов микробиоты со всего мира позволили описать энтеротипы — устойчивые сочетания бактерий, которые соответствуют определенным стилям питания. Их условно разделили на три типа: житель большого города, который употребляет много мясных продуктов и сахара; деревенский крестьянин, в рационе которого преобладают зерновые продукты и устойчивый крахмал; и обитатель джунглей — чаще встречается у вегетарианцев.

С помощью Теста микробиоты Атлас можно узнать, относится ли ваша микробиота к типу «житель большого города». Такой тип говорит о преобладании Bacteroides, которые связаны с высоким потреблением животных белков и жиров, а также рафинированного сахара. Повышенная представленность Bacteroides указывает на низкое разнообразие.

Как улучшить показатели микробиоты

Когда мы говорим о главных органах, которые влияют на здоровье, первое, что приходит на ум — сердце, легкие, печень, мозг. О кишечнике часто думают в последнюю очередь. Но все больше исследований говорит о том, что этот орган отнюдь не второстепенный, и может даже влиять на настроение и качество сна. На здоровье микробиоты влияет несколько факторов.

Питайтесь с заботой о бактериях кишечника
Ключевые слова, которые связывают здоровье микробиоты и питание — разнообразие и умеренность. Следующие продукты помогут поддерживать здоровье микробиоты:

  • Продукты растительного происхождения: овощи, зелень, цельнозерновые продукты, орехи, семена, фрукты, растительные масла. Это богатые источники клетчатки, пребиотиков и ненасыщенных жирных кислот.
  • Жирная рыба и морепродукты: источники белка, ненасыщенных жирных кислот.
  • Пробиотики: кефир, йогурт, комбуча, квашеная капуста. Содержат полезные бактерии и увеличивают разнообразие микробиоты.

На здоровье пищеварения влияет не только тип еды. Количество еды, частота и время приема пищи тоже отражаются на состоянии ЖКТ. Старайтесь не переедать, избегайте снеков, особенно полуфабрикатов, не ешьте на ночь. Ваш кишечник тоже должен отдыхать и успевать справляться с поступающей пищей.

Больше двигайтесь
Доказано, что занятия спортом положительно влияют на бактериальный состав микробиоты. И наоборот, при сидячем образе жизни, разнообразие снижено. Это может вызывать дисбиоз и снижение иммунитета. Исследования показывают, что даже 20-минутная прогулка после приема пищи улучшает пищеварение.

Избегайте стресс
Когда вы испытываете стресс, страдает и микробиота вашего кишечника. И наоборот, скудный состав микробиоты может вызвать негативные изменения в вашем психологическом состоянии. Высыпайтесь, занимайтесь йогой или медитацией, гуляйте на свежем воздухе, уделяйте время любимому хобби.

Результаты Теста микробиоты Атлас помогут узнать, какие виды бактерий населяют кишечник, как микробиота справляется с синтезом витаминов или масляной кислоты, а также степень защиты от заболеваний. Используйте промокод blog10, чтобы получить скидку 10% на исследование.

Запомнить:

  1. Кишечные бактерии учат иммунитет распознавать патогены.
  2. Сбалансированное бактериальное сообщество защищает организм от развития некоторых хронических заболеваний.
  3. Дисбиоз — негативные изменения в микробиоте, которые могут вызвать воспаление.
  4. Естественные роды могут способствовать знакомству ребенка с бактериями и улучшать иммунитет.
  5. Тестирование микробиоты кишечника помогает оценить состояние микробиоты.
  • C Mueller and A J Macpherson. Layers of mutualism with commensal bacteria protect us from intestinal inflammation. Gut, 2006.
  • Fabien Magne, Alexa Puchi Silva, Bielka Carvajal, and Martin Gotteland. The Elevated Rate of Cesarean Section and Its Contribution to Non-Communicable Chronic Diseases in Latin America: The Growing Involvement of the Microbiota. Frontiers in Pediatrics, 2017.
  • LF Stinson et al, A Critical Review of the Bacterial Baptism Hypothesis and the Impact of Cesarean Delivery on the Infant Microbiome, 2018
  • S. Banquera et al., Global Overview of the Epidemiology of Atherosclerotic Cardiovascular Disease, 2015
  • J. Zhuye et al., The gut microbiome in atherosclerotic cardiovascular disease, 2017
  • C. Bogiatzi et al., Metabolic products of the intestinal microbiome and extremes of atherosclerosis, 2018
  • NA. Molodecky et al. Environmental Risk Factors for Inflammatory Bowel Disease
  • The Lancet Crohn’s Disease Review
  • J E Mawdsley and D S Rampton, Psychological stress in IBD, 2005
  • S. Khanna & LEH Raffals, The Microbiome in Crohn’s Disease. Role in Pathogenesis and Role of Microbiome Replacement Therapies, 2017
  • V. Pascal et al., A microbial signature for Crohn’s disease, 2017
  • Ting-Ting Huang et al, Current Understanding of Gut Microbiota in Mood Disorders: An Update of Human Studies, 2019

Опасные для человека микробы

Микроорганизмы, они же микробы, – это настолько крошечные живые существа, что увидеть их невооруженным взглядом без использования увеличительной техники невозможно.

Они есть везде, где можно найти воду: высоко в горах, на глубине десятков тысяч километров в водоемах, в земной коре и так далее. Микробы очень живучие, они приспосабливаются к таким условиям обитания, которые для других организмов являются смертельными, например, выживают при экстремально низких температурах (ниже –100°C).

К микробам относятся шаровидные, палочковидные и извитые бактерии, однако вирусы и прионы обычно стоят особняком.

Разные микроорганизмы выполняют разные функции: одни помогают разлагать органические отходы, обеспечивают защиту кожных покровов человека, вырабатывают витамины, регулируют гормональный фон, подавляют размножение патогенных микроорганизмов и отвечают еще за огромное количество важных процессов. Другие микробы, напротив, загрязняют воду, влияют на концентрацию токсинов в продуктах питания, являются переносчиками болезней.

Опасные для человека микробы

Вредоносные микроорганизмы способны заражать людей смертельными инфекциями. Еще сто лет назад, когда были открыты антибиотики, человечество всерьез считало, что скоро полностью победит все инфекционные заболевания. Однако бактерии мутировали и приспособились к воздействию лекарств.

Благодаря способности обмениваться генетической информацией, уже сегодня существует ряд микроорганизмов, полностью устойчивых к антибактериальной терапии. Масло в огонь подливает и повсеместное использование антибиотиков: мало того, что их назначают даже в самых безобидных случаях, лекарствами еще бесконтрольно кормят скот, идущий на убой, а значит и в пищу человека.

Самые опасные микробы

Болезни, вызываемые самыми опасными бактериями, чаще всего можно вылечить, если они обнаружены на ранней стадии. А вот в запущенных случаях обычно все заканчивается летальным исходом.

Список смертоносных микроорганизмов выглядит так:

И хотя вакцина от него уже давно изобретена, поражение нервной системы тех, кто опоздал с лечением, может стать смертельным. Несмотря на современные терапевтические методы, в среднем каждый четвертый заболевший умирает.

Работа иммунной системы человека до сих пор не изучена на 100%, поэтому непонятно, почему одни люди могут даже не знать, что являются носителями брюшного тифа (одна из самых опасных форм сальмонеллы), а жизнь других, заразившихся через фекалии или мочу, практически сразу обрывается.

Микроб вызывает бактериальный менингит – серьезное заболевание, затрагивающее оболочки спинного и головного мозга. Может вызвать такие осложнения, как: инфаркт, тромбоз артерий и вен, отек мозга, глухота, септический шок, мозговая грыжа и так далее. Если вовремя не начать лечение, вероятность летального исхода составит 50%.

Бесплатная консультация по вопросам обучения

Наши консультанты всегда готовы рассказать о всех деталях!
  • золотистый стафилококк.

Смерть вследствие заражения этими микроорганизмами наступает редко, однако они способны поражать сразу множество органов: кожные покровы, желудочно-кишечный тракт, слизистые оболочки, дыхательные органы. Также бактерии могут вызвать токсический шок, который проявляется в одновременном повышении температуры тела, снижении артериального давления, головной боли и учащенном сердцебиении.

Заболевание, передающееся воздушно-капельным путем, в неактивной форме имеет около одной третьей части населения Земли. Хорошие новости в том, что при своевременном обращении в больницу, оно эффективно лечится.

  • кишечная палочка.

Один из штаммов бактерии вырабатывает токсин, влекущий за собой понос и сильные колики. Без должной терапии дальше происходит поражение ЦНС, крови и почек, что может привести к летальному исходу.

  • чумная палочка.

Передается через укус зараженной блохи или воздушно-капельным путем от уже инфицированного человека. Поражает лимфатическую систему, заставляя лимфатические узлы увеличиваться, а затем разрываться. Если инфекцию не лечить, организм умрет за неделю от заражения крови.

Какой самый опасный микроб в мире?

Сложно точно определить, какой микроорганизм является самым вредоносным в мире. Однако обязательно нужно упомянуть стрептококк группы А.

 К группе А относятся очень опасные бактерии, которые, попадая в организм, разрушают эритроциты, поэтому вызывают серьезные осложнения. 

 При хорошем иммунитете микроорганизмы погибают самостоятельно, без внешнего воздействия. Но если иммунная система ослаблена, стрептококк вызывает различные инфекционные нарушения: от воспаления горла до некротического фасциита (треть из всех зараженных “болезнью, поедающей плоть” умирают вне зависимости от лечения). Особенно страшно, когда эта бактерия попадает в открытую рану.

Опасные микробы

Паразит, называемый малярийным плазмодием, вызывает у человека малярию, которая забирает около двух миллионов жизней ежегодно. Наиболее подвержены заражению этой бактерией жители стран третьего мира.

Переносчиками инфекции являются самки комара рода анофелес (малярийные комары). Попадая в организм человека, плазмодий поражает печень, затем проникает в кровоток, заражая эритроциты, что влечет за собой анемию и сбои в работе многих органов. Без должного лечения наступает кома и смерть.

Бесплатная консультация по вопросам обучения

Наши консультанты всегда готовы рассказать о всех деталях!

Нравится материал?

Жизнь с человеческой микробиотой · Frontiers for Young Minds

Аннотация

Человеческое тело населяют миллионы крошечных живых организмов, которые все вместе называются человеческой микробиотой. Бактерии — это микробы, обнаруженные на коже, в носу, рту и особенно в кишечнике. Мы приобретаем эти бактерии во время рождения и в первые годы жизни, и они живут с нами на протяжении всей нашей жизни. Микробиота человека участвует в здоровом росте, в защите организма от захватчиков, в помощи пищеварению и в регулировании настроения.Некоторые изменения микробиоты могут происходить во время нашего роста, в зависимости от продуктов, которые мы едим, окружающей среды, в которой мы живем, людей и животных, которые взаимодействуют с нами, или лекарств, которые мы принимаем, например, антибиотиков. Человеческая микробиота помогает нам сохранять здоровье, но иногда эти бактерии также могут быть вредными. Нам нужно хорошо заботиться о нашей микробиоте, чтобы избежать развития некоторых заболеваний, таких как ожирение и астма. Мы должны есть здоровую пищу, которая способствует развитию здоровой микробиоты.

Мы живем и окружены микробами (также называемыми микроорганизмами ), хотя мы не можем видеть их нашими глазами. Микробы — самые маленькие из известных живых организмов. Они повсюду: в почве, реках, растениях, животных, водопроводной воде, на клавиатуре, на подушке и в теле. Некоторые микроорганизмы живут с нами и внутри нашего тела. Бактерии представляют собой большинство микроорганизмов, обитающих в организме. Знаете ли вы, что в вашем теле больше бактерий, чем человеческих клеток? Вы хоть представляете, почему эти бактерии живут в вашем теле? Мы носим этих соседей с собой каждый день, и обычно они не вызывают у нас болезней.Они дружелюбны? Или они могут сделать нас больными? Как они попадают? Какова их роль в организме?

Что такое бактерии?

Бактерии — это крошечные живые микроорганизмы, которые слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом. Они в 1000 раз меньше кончика карандаша. Мы должны использовать инструмент, называемый микроскопом, который делает изображение бактерий достаточно большим, чтобы его можно было увидеть. Есть много разных видов бактерий, самых разных форм и размеров. Некоторые выглядят как бейсбольная бита, другие круглые, как баскетбольный мяч (но в миллионы раз меньше) (рис. 1).

  • Рисунок 1 — Формы бактерий.
  • A. Бактерии могут быть круглыми, как баскетбольный мяч, длинными, как бейсбольная бита, или могут выглядеть как бобы или волны. Иногда бактерии могут группироваться и выглядеть как гроздь винограда или поезд. B. Бактерии можно увидеть с помощью микроскопа с увеличением в 1000 раз. Окрашивание часто используется, чтобы помочь увидеть бактерии, которые на самом деле прозрачны. Бактерии розового цвета называются бациллами, а фиолетовые — кокками.

Где бактерии в организме человека?

Бактерии живут на коже, внутри носа, в горле, во рту, во влагалище и кишечнике. Большинство бактерий, обнаруженных в организме, обитают в кишечнике человека. Здесь живут миллиарды бактерий (рис. 2). Мы называем группу всех микробов, обнаруженных в организме, микробиотой человека [1]. Эти микроорганизмы заселяют организм , а это значит, что они обычно не причиняют никакого вреда. Когда микроорганизм вызывает болезнь, это называется инфекцией.

  • Рис. 2. Человеческое тело — это дом миллионов бактерий.
  • Некоторые участки тела полны бактерий, особенно они сконцентрированы в кишечнике, горле, рту и на коже.

Откуда берутся бактерии, живущие в человеческом теле?

Бактерии населяют нас еще во время рождения. В процессе родов и сразу после рождения мы получаем первые микроорганизмы.Младенцы заражаются микроорганизмами от мамы во время родов, когда они проходят через влагалище или при контакте с кожей мамы, если роды производятся путем кесарева сечения. Лактобациллы, бактерии, которые считаются одними из «хороших парней», живут во влагалище матери и колонизируют кишечник ребенка, помогая в переваривании молока , содержащего сахар, называемый лактозой. Если ребенок родился путем кесарева сечения, лактобациллы не сразу станут частью микробиоты ребенка, которая в основном будет состоять из бактерий с кожи матери и окружающей среды ребенка. Эти различия в микробиоте ребенка, обусловленные типом рождения ребенка, сохранятся до тех пор, пока ребенку не исполнится 12–24 месяцев. Все младенцы также приобретают бактерии из кожи медсестер и врачей, а также из окружающей среды, в которой они живут. После того, как младенцы начинают есть, они получают микробы из своего рациона. В первые дни жизни тип микроорганизмов, заселяющих их кишечник, будет различным, в зависимости от того, кормит ребенок грудью или пьёт смесь. Кормление грудью полезно для ребенка, потому что оно помогает ребенку приобретать бактерии с кожи матери, которые затем колонизируют кишечник ребенка, а также другие компоненты материнского молока, которые защищают ребенка от болезней.По мере роста младенцы получают микроорганизмы из твердой пищи, которую едят, ползают по полу, засовывают руки в рот, облизывают игрушки и из многих других источников!

Микробы, обитающие в человеческом теле, меняются в процессе роста, пока нам не исполнится 3 года. В этот момент микробиота становится более или менее стабильной до взрослой жизни. У каждого человека своя собственная микробиота, которая частично, но не только, зависит от типа потребляемой пищи, среды, в которой он живет, и других людей и животных, с которыми он взаимодействует (рис. 3) [2, 3].

  • Рис. 3. Факторы, влияющие на нашу микробиоту, показаны маленькими кружками вокруг среднего круга.
  • Во время родов первые микроорганизмы, которые мы получаем, зависят от процесса родов (естественный или кесарево сечение). Метод кормления ребенка (материнское молоко или питьевая смесь) повлияет на микробиоту в первые годы нашей жизни. Диета будет влиять на состав микробиоты на всех этапах нашей жизни. По мере того как мы становимся старше (900–50 лет, год), изменения микробиоты зависят от нашей диеты, окружающей среды, в которой мы живем, и образа жизни. Антибиотики также изменят состав нашей кишечной микробиоты (подробное объяснение см. В тексте).

Какова роль микробиоты человека?

Когда мы говорим о бактериях в организме человека, вы сразу можете подумать о болезни, которая называется бактериальной инфекцией . В какой-то момент вашей жизни у вас, вероятно, была инфекция, которую вылечили антибиотиками , прописанными вашим врачом. Антибиотики — это лекарства, которые убивают или предотвращают рост бактерий.

Однако большинство микробов безвредны и действительно помогают поддерживать наше здоровье. Микробы кожи, рта и носа борются с вредными бактериями, которые хотят проникнуть в организм и вызвать болезнь. Эти полезные бактерии действуют как охранники, защищающие от вредных бактерий, вызывающих болезни. Бактерии, колонизирующие влагалище, — еще один пример хороших бактерий. Они поддерживают кислую среду во влагалище, которая предотвращает рост других микроорганизмов, которые могут вызвать заболевание.Микроорганизмы, вызывающие заболевания, называются патогенами .

Хотя в большинстве случаев они безвредны или даже полезны, в определенных условиях некоторые бактерии, входящие в состав микробиоты человека, могут причинить нам вред. Например, бактерии, обитающие на коже, могут стать проблемой. Если вы порежетесь, бактерии, живущие на поверхности вашей кожи, могут проникнуть в ваше тело через порез и попасть туда, где им не место. В этом случае эти бактерии иногда могут быть вредными для организма и вызывать инфекцию.Симптомы инфекции включают боль, отек, покраснение и жар.

Еще один пример того, как микробиота может навредить нам, — это когда вы позволяете слишком большому количеству бактерий скапливаться во рту. Эти бактерии могут прилипать к поверхности ваших зубов. Некоторые виды бактерий выделяют из пищи, которую вы едите, кислые продукты (особенно сахар), которые могут разрушить ваши зубы и десны. Вот почему нам нужно чистить зубы не реже двух раз в день по 3 минуты, чтобы избежать размножения бактерий, которые могут вызвать болезненное заболевание, а в тяжелых случаях — потерю зубов.

Как мы упоминали ранее, кишечник содержит самую большую часть микробиоты человека. Микробиота кишечника производит некоторые полезные для нас витамины, такие как витамины B12 и K. Эти витамины не производятся клетками человека. Микробиота кишечника также помогает в переваривании пищи и защищает стенки кишечника от проникновения патогенов.

О роли кишечной микробиоты ведется много исследований. Мы все еще пытаемся понять, как микробиота человека способствует здоровью и болезням.В целом здоровые люди имеют сбалансированную микробиоту с большим разнообразием бактерий в кишечнике. Это означает, что у них есть смесь разных типов бактерий с разными формами, размерами, функциями и названиями. В кишечнике человека существует более 1000 различных видов бактерий! Напротив, когда присутствует только небольшое разнообразие бактерий, а это означает, что в кишечнике существует только несколько типов бактерий, в большем количестве, чем обычно, может возникнуть болезнь. Различные уровни разнообразия кишечных бактерий могут быть связаны с ожирением (состоянием чрезмерного избыточного веса), которое может начаться в детстве.Аномальное разнообразие кишечной микробиоты может также играть роль в развитии диабета (повышение уровня сахара в крови), астмы (длительное затруднение дыхания) и болезненных заболеваний кишечника (хроническое воспаление кишечника), среди прочего [4 ]. Например, здоровая микробиота кишечника включает две основные группы бактерий, называемых Firmicutes и Bacteroidetes, но было показано, что в кишечнике людей с ожирением Bacteroidetes практически отсутствуют.

Известно, что здоровая микробиота (что означает микробиота с огромным бактериальным разнообразием, включая множество хороших микробов) способствует нашему здоровью (Рисунок 3).Ты хочешь быть здоровым? Тогда вам нужно позаботиться о ваших дружественных кишечных бактериях. Как ты можешь это сделать?

Уход за микробиотой кишечника

За последние несколько десятилетий число упомянутых выше заболеваний увеличилось. Многие из этих проблем связаны с изменениями в типах пищи, которую мы едим [5]. Мы едим много сахара в таких продуктах, как пирожные, печенье, пирожные, сладкие желе и белый хлеб, а также едим много гамбургеров, мяса с жиром и соусов, которые в избытке вредны для нашего здоровья.Эти продукты также вредны для некоторой части нашей кишечной микробиоты. Некоторым из наших микробов нужны овощи, волокна бобов, нута, крупы, темный хлеб, семена и коренья. Эти типы продуктов называются пребиотиками , и они способствуют росту микробиоты, питая бактерии, которые способны расщеплять этот тип пищи на питательные вещества, которые могут использоваться человеческим организмом для улучшения нашего здоровья. Мы не сможем правильно переваривать некоторые виды пищи, если у нас нет крошечных друзей в кишечнике.Поэтому мы не хотим, чтобы эти полезные бактерии умирали, потому что они важны для баланса нашего здоровья. Уменьшение количества этих полезных бактерий приведет к росту не очень хороших бактерий, которые в конечном итоге могут вызвать проблемы со здоровьем.

Пробиотики могут помочь вам восстановить утраченную полезную микробиоту. Пробиотики — это живые бактерии, которые полезны для нас, уравновешивают наши хорошие и плохие кишечные бактерии, помогают в переваривании пищи и помогают при проблемах с пищеварением, таких как диарея и боль в животе. Бактерии, которые являются примерами пробиотиков, — это Lactobacilli и Bifidobacterium , . Вы можете найти пробиотики в некоторых продуктах, таких как йогурты, хлеб на закваске, пахта и соленые огурцы. Некоторые смеси для младенцев также содержат пробиотики, несмотря на то, что мы еще не знаем, насколько они полезны при заболеваниях младенцев.

Антибиотики — это лекарства, которые мы принимаем для лечения инфекций, вызванных бактериями. Антибиотики не активны против грибковых или вирусных инфекций.Итак, убивают ли антибиотики и наших хороших друзей-бактерий? Да, есть [3]. Однако, если у нас есть бактериальная инфекция, мы должны ее лечить, поэтому во многих случаях мы должны принимать антибиотики. Обязательно принимайте антибиотики только тогда, когда ваш врач говорит, что вам это действительно необходимо, и принимайте их в течение времени, которое он посоветует. Вам не нужны антибиотики для лечения простуды или гриппа, потому что эти заболевания вызываются вирусами. Люди, которые принимают много антибиотиков, могут заболеть, потому что антибиотики уничтожают множество бактерий в их организме, в том числе и полезных. Когда много бактерий в кишечнике погибает, в кишечнике появляется больше свободного пространства и доступной пищи для вредных бактерий, которые затем могут размножаться. Когда количество этих вредных бактерий увеличивается, они иногда могут вызывать болезни. Как следствие, люди, принимающие антибиотики, часто страдают диареей или более сложными кишечными заболеваниями. Когда вы принимаете антибиотики без необходимости, вы можете способствовать появлению «супербактерий», то есть бактерий, которые не убиваются большинством доступных сегодня антибиотиков.Эти супербактерии могут выжить в присутствии антибиотика (что называется устойчивостью к антибиотику), поэтому инфекция продолжается даже при использовании антибиотиков.

Заключение

Для поддержания здоровья людям необходима разнообразная и сбалансированная микробиота в кишечнике. Дети или взрослые, которые едят много сахара и жиров, но не овощей, и которые не имеют сбалансированного питания, склонны к ожирению или развитию некоторых заболеваний даже в более зрелом возрасте. Не принимайте антибиотики без рецепта врача.Всегда придерживайтесь здоровой и сбалансированной диеты и никогда не забывайте добавлять в тарелку немного зеленого, оранжевого и красного: сделайте тарелку яркой. С этими советами вы позаботитесь о своей микробиоте наилучшим образом!

Глоссарий

Микробы / микроорганизмы : В основном одноклеточные организмы, которые включают бактерии, некоторые грибы (например, дрожжи) и микроводоросли.

Бактерии : Крошечные живые микроорганизмы, которые могут быть полезными или опасными для людей.

Микробиота человека : Группа микробов, которые живут в организме человека и не вызывают болезней.

Колонизация : Жизнь в теле без причинения вреда.

Пищеварение : Для расщепления пищи на мелкие кусочки для использования человеческим организмом.

Бактериальная инфекция : Заболевание, вызываемое патогенными бактериями.

Антибиотики : Специальные лекарства, используемые для борьбы с бактериями.

Патоген : Микроорганизм, вызывающий заболевание (иногда также называемый микробом).

Пребиотики : Соединения, способствующие росту полезных микробов в кишечнике.

Пробиотики : Живые микроорганизмы полезны для нашего здоровья, особенно для пищеварительной системы.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.


Список литературы

[1] Консорциум проекта человеческого микробиома. 2012. Рамки для исследования микробиома человека. Nature 486 (7402): 215–21. DOI: 10.1038 / природа11209

[2] Тамбурини, С., Шен, Н., Ву, Х. К. и Клементе, Дж. К. 2016. Микробиом в раннем возрасте: последствия для здоровья. Nat. Med. 22 (7): 713–22. DOI: 10,1038 / нм 4142

[3] Блазер, М. Дж. 2014. Отсутствующие микробы: как чрезмерное использование антибиотиков подпитывает наши современные эпидемии.Торонто, Онтарио: HarperCollins Publishers, 273.

[4] Мотта, Дж. П., Фланниган, К. Л., Агбор, Т. А., Битти, Дж. К., Блэклер, Р. У., Воркентин, М. Л. и др. 2015. Сероводород защищает от колита и восстанавливает биопленку кишечной микробиоты и выработку слизи. Воспаление. Кишечник. 21 (5): 1006–17. DOI: 10.1097 / MIB.0000000000000345

[5] Кумар, М., Бабаи, П., Джи, Б., и Нильсен, Дж. 2016. Микробиота кишечника человека и здоровое старение: последние разработки и перспективы на будущее. Nutr. Здоровое старение 4 (1): 3–16. DOI: 10.3233 / NHA-150002

Проект NIH Human Microbiome Project определяет нормальный бактериальный состав тела

Пресс-релиз

13 июня 2012 г., среда

Секвенирование генома создает первые справочные данные для микробов, живущих со здоровыми взрослыми людьми.

Микробы обитают практически во всех частях человеческого тела, обитая на коже, в кишечнике и носу. Иногда они вызывают болезни, но в большинстве случаев микроорганизмы живут в гармонии со своими человеческими хозяевами, обеспечивая жизненно важные функции, необходимые для выживания человека.Впервые консорциум исследователей, организованный Национальными институтами здравоохранения, составил карту нормального микробного состава здоровых людей, что привело к многочисленным открытиям и даже нескольким сюрпризам.

Исследователи обнаружили, например, что почти каждый человек регулярно является носителем патогенов, микроорганизмов, вызывающих болезни. Однако у здоровых людей патогены не вызывают болезней; они просто сосуществуют со своим хозяином и остальной частью человеческого микробиома, совокупностью всех микроорганизмов, живущих в человеческом теле.Теперь исследователи должны выяснить, почему некоторые патогены становятся смертельными и при каких условиях, вероятно, пересмотрев существующие представления о том, как микроорганизмы вызывают заболевания.

В серии скоординированных научных отчетов, опубликованных 14 июня 2012 года в журналах Nature и нескольких журналах Публичной научной библиотеки (PLoS), около 200 членов Консорциума Проекта микробиома человека (HMP) из почти 80 университетов и научных учреждений сообщают на пять лет исследований. С момента своего запуска в 2007 финансовом году HMP получила 153 миллиона долларов от Общего фонда NIH, который инвестирует в высокоэффективные инновационные исследования транс-NIH.Отдельные институты и центры NIH предоставили дополнительно 20 миллионов долларов в качестве софинансирования для исследований консорциума HMP.

«Подобно исследователям 15 века, описывающим очертания нового континента, исследователи HMP применили новую технологическую стратегию для определения, впервые, нормального микробного состава человеческого тела», — сказал директор NIH Фрэнсис С. Коллинз, доктор медицины, доктор философии. .D. «HMP создала замечательную справочную базу данных, используя методы секвенирования генома для обнаружения микробов у здоровых добровольцев.Это закладывает основу для ускорения исследований по инфекционным заболеваниям, ранее невозможных без этого ресурса сообщества ».

Методы и результаты

Человеческое тело содержит триллионы микроорганизмов, что в 10 раз превышает количество человеческих клеток. Однако из-за своего небольшого размера микроорганизмы составляют от 1 до 3 процентов массы тела (у взрослого человека весом 200 фунтов это от 2 до 6). фунтов бактерий), но они играют жизненно важную роль для здоровья человека.

Чтобы определить нормальный микробиом человека, исследователи HMP взяли образцы 242 здоровых U. S. добровольцы (129 мужчин, 113 женщин), собирающие ткани из 15 участков тела у мужчин и 18 участков тела у женщин. Исследователи собрали до трех образцов от каждого добровольца на таких участках, как рот, нос, кожа (по два за каждым ухом и каждый внутренний локоть) и нижняя часть кишечника (стул), а также три участка влагалища у женщин; на каждом участке тела могут обитать такие же разные организмы, как в тропических лесах Амазонки и пустыне Сахара.

Исторически врачи изучали микроорганизмы у своих пациентов, выделяя патогены и выращивая их в культуре.Этот кропотливый процесс обычно позволяет идентифицировать только несколько видов микробов, поскольку их трудно выращивать в лаборатории. В HMP исследователи очистили всю человеческую и микробную ДНК в каждом из более чем 5000 образцов и проанализировали их с помощью машин для секвенирования ДНК. Используя компьютеры, исследователи отсортировали 3,5 терабазы ​​данных о последовательности генома, чтобы определить специфические генетические сигналы, обнаруживаемые только у бактерий — вариабельные гены бактериальной рибосомной РНК, называемые 16S рРНК. Бактериальная рибосомная РНК помогает формировать клеточные структуры, производящие белок, и может определять присутствие различных видов микробов.

Сосредоточение внимания на этой микробной сигнатуре позволило исследователям HMP игнорировать последовательности генома человека и анализировать только бактериальную ДНК. Кроме того, метагеномное секвенирование или секвенирование всей ДНК в микробном сообществе позволило исследователям изучить метаболические возможности, закодированные в генах этих микробных сообществ.

«Недавно разработанные методы секвенирования генома теперь обеспечивают мощную линзу для изучения человеческого микробиома», — сказал Эрик Д. Грин, M.D., доктор философии, директор Национального исследовательского института генома человека, который руководил HMP для NIH. «Поразительное снижение стоимости секвенирования ДНК сделало возможным крупное исследование, проведенное проектом Human Microbiome Project».

Если раньше врачи выделили лишь несколько сотен видов бактерий из организма, то теперь исследователи HMP подсчитали, что человеческую экосистему населяют более 10 000 видов микробов. Более того, исследователи подсчитали, что они идентифицировали от 81 до 99 процентов всех родов микроорганизмов у здоровых взрослых.

«Мы определили границы нормальной микробной изменчивости у людей», — сказал Джеймс М. Андерсон, доктор медицинских наук, директор отдела координации программ, планирования и стратегических инициатив Национального института здоровья (NIH), в который входит Общий фонд NIH. «Теперь у нас есть очень хорошее представление о том, что нормально для здорового западного населения, и мы начинаем понимать, как изменения в микробиоме коррелируют с физиологией и болезнью».

Исследователи

HMP также сообщили, что это множество микробов вносит больше генов, отвечающих за выживание человека, чем люди.В то время как геном человека содержит около 22 000 генов, кодирующих белок, по оценкам исследователей, микробиом человека вносит около 8 миллионов уникальных генов, кодирующих белок, или в 360 раз больше бактериальных генов, чем гены человека.

Этот бактериальный геномный вклад имеет решающее значение для выживания человека. Например, гены, переносимые бактериями в желудочно-кишечном тракте, позволяют людям переваривать пищу и поглощать питательные вещества, которые в противном случае были бы недоступны.

«У людей нет всех ферментов, необходимых для переваривания нашей собственной диеты», — сказала Лита Проктор, доктор философии.D., менеджер программы HMP NHGRI. «Микробы в кишечнике расщепляют многие белки, липиды и углеводы нашего рациона на питательные вещества, которые мы затем можем усвоить. Более того, микробы производят полезные соединения, такие как витамины и противовоспалительные средства, которые наш геном не может производить ». Противовоспалительные средства — это соединения, которые регулируют некоторые реакции иммунной системы на болезни, такие как отек.

Исследователи были удивлены, обнаружив, что распределение микробной метаболической активности имеет большее значение, чем виды микробов, которые ее обеспечивают.Например, в здоровом кишечнике всегда будет существовать популяция бактерий, необходимая для переваривания жиров, но не всегда одни и те же виды бактерий выполняют эту работу.

«Похоже, что бактерии могут ущемлять друг друга», — сказал Кертис Хаттенхауэр, доктор философии из Гарвардской школы общественного здравоохранения и ведущий соавтор одной из статей HMP в Nature. «Имеет значение, присутствует ли метаболическая функция, а не какие виды микробов ее обеспечивают».

Более того, состав микробиома человека явно меняется со временем.Когда пациент болеет или принимает антибиотики, виды, составляющие микробиом, могут существенно измениться, поскольку затронут тот или иной вид бактерий. В конце концов, однако, микробиом возвращается в состояние равновесия, даже если прежний состав типов бактерий этого не делает.

Клинические применения

В рамках HMP NIH профинансировал ряд исследований по поиску ассоциаций микробиома с заболеваниями, а несколько документов PLoS включают медицинские результаты. Например, исследователи из Медицинского колледжа Бейлора в Хьюстоне сравнили изменения в микробиоме влагалища 24 беременных женщин с 60 женщинами, которые не были беременными, и обнаружили, что микробиом влагалища претерпевает резкое изменение бактериальных видов при подготовке к родам, что в основном характеризуется снижение видового разнообразия. Новорожденный — это бактериальная губка, поскольку он заселяет свой собственный микробиом после выхода из стерильной матки; Прохождение через родовые пути дает ребенку первую дозу микробов, поэтому неудивительно, что вагинальный микробиом эволюционировал, чтобы сделать его здоровым.

Исследователи Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе изучили микробиом носа у детей с необъяснимой лихорадкой, распространенной проблемой у детей в возрасте до 3 лет. Образцы из носа у детей с лихорадкой содержали в пять раз больше вирусной ДНК, чем дети без лихорадки, и вирусная ДНК была от более широкого круга видов.Предыдущие исследования показали, что у вирусов есть идеальный температурный диапазон для размножения. Лихорадка является частью защиты организма от патогенных вирусов, поэтому экспресс-тесты на вирусную нагрузку могут помочь детям избежать неправильного лечения антибиотиками, которые не убивают вирусы, но могут нанести вред здоровому микробиому ребенка.

Это одни из самых ранних клинических исследований с использованием данных микробиома для изучения его роли при определенных заболеваниях. NIH профинансировал многие другие медицинские исследования с использованием данных и методов HMP, включая роль микробиома кишечника в болезни Крона, язвенном колите и раке пищевода; микробиом кожи при псориазе, атопическом дерматите и иммунодефиците; урогенитальный микробиом в репродуктивном и сексуальном анамнезе и обрезании; и ряд детских расстройств, включая боль в животе у детей, воспаление кишечника и тяжелое состояние у недоношенных детей, при котором кишечник фактически умирает.

«Проведение исследований по конкретным болезням — это весь смысл Проекта микробиома человека», — сказала Барбара Мете, доктор философии из Института Дж. Крейга Вентера, Роквилл, Мэриленд, и ведущий соавтор статьи в журнале Nature о рамки для текущих и будущих исследований микробиома человека. «Теперь, когда мы понимаем, как выглядит нормальный микробиом человека, мы должны быть в состоянии понять, как изменения в микробиоме связаны с болезнями или даже вызывают их».

Общий фонд NIH также вложил средства в серию исследований по оценке этических, правовых и социальных последствий исследования микробиома. Хотя результаты этих исследований еще не опубликованы, ряд важных вопросов уже выявлен, начиная от того, как можно регулировать продукты, предназначенные для манипулирования микробиомом, такие как пробиотические смеси, содержащие живые микроорганизмы, которые, как считается, приносят пользу организму, о том, следует ли людям задуматься о хранении своего микробиома в здоровом состоянии.

После того, как NIH запустил HMP в декабре 2007 года, в 2008 году был образован Международный консорциум по микробиому человека, представляющий финансирующие организации, включая NIH, и ученых со всего мира, заинтересованных в изучении микробиома человека.Консорциум координировал исследования, чтобы избежать дублирования усилий, и обеспечил быстрый выпуск наборов молекулярных и клинических данных. Он также разработал общие стандарты качества данных и инструменты для обмена результатами исследований.

Как и в случае с другими крупномасштабными совместными усилиями, NIH обеспечил исследовательскому сообществу свободный доступ к данным HMP через общедоступные базы данных, такие как Национальный центр биотехнологической информации, входящий в Национальную медицинскую библиотеку, и в Центре анализа и координации данных HMP. Центр.

Проект «Микробиом человека» управляется Национальным институтом исследования генома человека в сотрудничестве с офисом директора Национального института здравоохранения, Национальным институтом аллергии и инфекционных заболеваний, Национальным институтом артрита, скелетно-мышечных и кожных заболеваний, Национальным институтом рака, Национальным институтом Стоматологические и черепно-лицевые исследования, а также Национальный институт диабета, болезней органов пищеварения и почек, все являются частью NIH.

Дополнительную информацию о HMP можно найти на сайте http: // commonfund.nih.gov/hmp/index.aspx. Иллюстрация, показывающая участки тела, отобранные в рамках когортного исследования здоровых людей в рамках проекта «Микробиом человека», доступна по адресу: www.genome.gov/pressDisplay.cfm?photoID=20163.

Изображение с высоким разрешением бактерии Enterococcus faecalis , одного из многих комменсальных микробов, обитающих в кишечнике человека, доступно в цвете на сайте www. genome.gov/pressDisplay.cfm?photoID=20023 или в черном и белый на www.genome.gov/pressDisplay.cfm?photoID=20024.

За дополнительной информацией обращайтесь по телефону

Триш Рейнольдс, НИАМС
301-496-8190

Сотрудники пресс-службы NCI
301-496-6641

Боб Куска, NIDCR
301-594-7560

Лесли Кертис, NIDDK
301-496-3583

Отдел новостей NIAID
301-402-1663

Управление стратегической координации NIH / DPCPSI
301-435-5840

Управление связи NIH
301-496-5787

NHGRI — один из 27 институтов и центров NIH, агентства Министерства здравоохранения и социальных служб.Отдел заочных исследований NHGRI поддерживает гранты на исследования, обучение и развитие карьеры на объектах по всей стране. Дополнительную информацию о NHGRI можно найти на ее веб-сайте www.genome.gov.

Общий фонд NIH поддерживает серию исключительно эффективных исследовательских программ, которые имеют большое значение для здоровья и болезней. Программы Общего фонда предназначены для преодоления основных исследовательских барьеров и использования открывающихся возможностей на благо биомедицинского исследовательского сообщества в целом.Ожидается, что исследовательские продукты программ Общего фонда будут стимулировать исследования по конкретным заболеваниям, поддерживаемые институтами и центрами NIH. Дополнительную информацию об Общем фонде NIH можно найти на http://commonfund.nih.gov.

О Национальных институтах здравоохранения (NIH): NIH, национальное агентство медицинских исследований, включает 27 институтов и центров и является составной частью Министерства здравоохранения и социальных служб США. NIH является основным федеральным агентством, проводящим и поддерживающим фундаментальные, клинические и трансляционные медицинские исследования, а также изучающим причины, методы лечения и способы лечения как распространенных, так и редких заболеваний.Для получения дополнительной информации о NIH и его программах посетите www. nih.gov.

NIH… Превращение открытий в здоровье ®

###

Микробиом человека: почему наши микробы могут быть ключом к нашему здоровью | Новости

Что такое микробиомы?

Как внутри, так и снаружи наши тела содержат огромное количество микроорганизмов. Хотя бактерии являются крупнейшими игроками, мы также являемся хозяевами одноклеточных организмов, известных как археи, а также грибов, вирусов и других микробов, включая вирусы, атакующие бактерии.Вместе это называют микробиотой человека. Микробиом вашего тела — это все гены, содержащиеся в вашей микробиоте, однако в просторечии эти два термина часто используются как синонимы.

Погодите, разве микробы не опасны?

Это своего рода спектр: некоторые из них являются патогенами, но другие становятся вредными только в том случае, если они попадают в неправильное место или их количество растет, а некоторые очень полезны для организма, например, помогая расщеплять множество найденных сахаров. в грудном молоке человека.«Эти сахара не расщепляются младенцами», — сказал профессор Джон Крайан, нейрофармаколог и эксперт по микробиому из Университетского колледжа Корка. Вместо этого микробы в кишечнике ребенка делают свою работу.

Другие ключевые роли наших микробов включают программирование иммунной системы, обеспечение питательными веществами наших клеток и предотвращение колонизации вредоносными бактериями и вирусами.

Откуда берутся мои кишечные микробы? Я просто заберу их из своего окружения?

Частично.Но все намного сложнее. «Это все еще немного спорным, но по большей части это считается, что мы стерильны, когда мы находимся в утробе матери, и, как мы рождаясь, как мы появляются через родовые пути от наших мам, мы получаем эту хэндовера бактерии, — сказал Крайан. «Это как глоток при рождении. Эти бактерии действительно важны для запуска всего процесса ».

Крайан отмечает, что во время беременности микробиом матери изменяется, очевидно, до оптимального состава для потомства. «Если вы родились не естественным путем, а родились путем [кесарева сечения], все начинается иначе», — сказал он.Действительно, исследования показали, что эти различия могут быть одной из причин, по которым дети, рожденные с помощью кесарева сечения, имеют более высокий риск заболеваний, включая астму и диабет 1 типа. Тем не менее, врачи предостерегли родителей от попыток засеять младенцев, рожденных путем кесарева сечения, вагинальными бактериями.

Микробиом кишечника быстро меняется в течение первых двух лет жизни, формируется микробами в грудном молоке, окружающей средой и другими факторами, и стабилизируется к тому времени, когда нам исполняется около трех лет.Но наша окружающая среда, наша долгосрочная диета, стресс и лекарства, которые мы принимаем, такие как антибиотики, продолжают играть роль с возрастом, а это означает, что наш микробиом может меняться в течение нашей жизни.

Микробы на месте преступления

Кажется, микробы есть везде — о скольких мы говорим?

Цифра, которая распространялась с 1970-х годов, состоит в том, что количество микробов превышает количество наших собственных клеток примерно в 10 раз. Но исследование 2016 года показывает, что на самом деле микробные клетки и клетки человека сосуществуют примерно в пределах 1.Соотношение 3 к одному — это означает, что они лишь немного превосходят наши собственные клетки по численности, хотя это не включает вирусы и вирусные частицы.

Означает ли это, что я не человек?

Некоторые говорят, что нас следует рассматривать как холобионт , термин, отражающий близкие, созависимые отношения человека с микробами. «Я рассказываю анекдот, что в следующий раз, когда кто-то пойдет в ванную и избавится от некоторых своих микробов, он станет более человечным», — сказал Крайан.

Но Эллен Кларк, философа биологии из Университета Лидса, не убеждена.«Все зависит в первую очередь от того, что вы подразумеваете под словом« человек »», — сказала она. «Если вы думаете, что человек — это совокупность клеток, которые все имеют копии одних и тех же хромосом, то вам шокирует тот факт, что наши тела содержат клетки с бактериальной ДНК».

Но, как указывает Кларк, человеческие клетки не только содержат хромосомы, но также несут ДНК в наших клеточных электростанциях, митохондриях, которые являются эволюционными потомками бактерий. Наш геном также содержит участки генетического материала, называемые транспозонами, которые, по крайней мере, в некоторых случаях, как считается, были введены вирусами давным-давно.«Я предпочитаю определять человека в терминах эволюции, и если мы сделаем это, то митохондрии являются частями человека, как и транспозоны, но кишечные микробы — нет, и не являются протезами конечностей или нерожденными зародышами», — сказал Кларк, указывая на что микробы могут покинуть тело и жить без нас.

Микробы в кишечнике такие же, как и на коже?

Нет, разные части тела — кожа, влагалище, кишечник — имеют очень разные сообщества микробов.Хотя кишечные микробы привлекли большое внимание, микробы в других местах также важны: в недавних исследованиях ученые обнаружили, что бактерии, обычно встречающиеся на коже, могут помочь защитить от рака кожи.

Микробиомы также различаются от человека к человеку. «Когда вы смотрите на общие активные микробиомы двух здоровых людей, даже если они живут в одном городе, вы видите огромное количество разногласий в их микробиоме», — сказал Роб Найт, профессор педиатрии, информатики и инженерии Калифорнийский университет в Сан-Диего и эксперт по микробиому человека.

Изменчивость микробиома кишечника, отмечает Найт, помогает объяснить, почему люди по-разному реагируют на одни и те же продукты. «Полезны ли помидоры для вас или вредны, полезен ли для вас рис или хуже, чем мороженое и т. Д., Все зависит от вашего микробиома», — сказал он.

Почему микробиом стал такой горячей темой для исследований?

В последние годы микробиом кишечника, в частности, был связан с множеством заболеваний и состояний, от диабета до аутизма и тревожности до ожирения.

Микробиом кишечника также был связан с тем, как люди реагируют на определенные лекарства, в том числе с тем, как больные раком реагируют на химиотерапию, и даже предварительно предполагалось, что это может быть связано с тем, насколько хорошо мы спим.

Между тем, ряд исследований повысил важность других аспектов нашего микробиома, в том числе того, что микробиом влагалища важен для того, является ли лекарство для профилактики ВИЧ, наносимое на влагалище, эффективным.

Почему мы думаем, что микробиом связан со всеми этими условиями?

Хотя некоторые ссылки были получены при сравнении микробиомов разных групп людей, например, людей с определенным заболеванием, и здоровых людей, крупным игроком в исследованиях микробиома является стерильная мышь.

Этот организм выращивается в стерильной среде и затем может подвергаться воздействию определенных микробов или групп микробов для изучения их воздействия. Такие исследования сыграли ключевую роль в выявлении возможных связей между микробиомом кишечника и многими аспектами нашего здоровья, включая настроение и ожирение.

Важны ли отдельные микробы или микробное сообщество в целом?

Это сложная проблема. В некоторых экспериментах определенные штаммы бактерий были связаны с определенными эффектами или условиями, в то время как другие показали, что большое значение имеет разнообразие микробиома или относительная численность видов.

«Это немного похоже на тропический лес: у вас может быть очень красивый папоротник, который очень счастлив, но если это единственное, что есть в вашем тропическом лесу, и у вас нет разнообразия, это не будет хорошо [для] почвы », — сказал Тим Спектор, профессор генетической эпидемиологии Королевского колледжа Лондона и автор книги« Миф о диете ». Что касается микробиома, «это правильное сообщество бактерий, которые работают вместе и вместе производят нужные химические вещества для вашего тела».

Так могут ли микробы влиять на наш вес или даже на наш мозг? Звучит немного по-научному.

Когда дело доходит до ожирения, кишечные микробы могут влиять на вещи несколькими способами, в том числе через аппетит, газообразование, эффективность использования пищи, а также влияние на иммунную систему и воспаление.

Существует несколько механизмов, влияющих на настроение. Один проходит через блуждающий нерв, двустороннюю магистраль, ведущую от нашего мозга к различным органам тела, включая кишечник.

Учитывая, что микробиом связан со многими заболеваниями, обещает ли возня с ним целый ряд новых методов лечения?

Стоит проявлять осторожность: многие исследования показывают ассоциации, а не причинно-следственные связи, а некоторые основаны только на исследованиях на стерильных мышах и не изучались на людях.Даже у мышей все не так просто — эффекты не всегда одинаковы для обоих полов и могут различаться для разных линий мышей.

И есть и другие факторы, которые следует учитывать: «Что касается ожирения, как оно выглядит в разных человеческих популяциях, разные виды микробов участвуют в различиях между худыми и тучными людьми», — сказал Найт.

Спектор сказал: «Я думаю, что все правы в том, что относятся к скептикам, и многие ссылки могут заключаться только в том, что [микробы] не обязательно являются причиной [болезни], но они могут быть ее вторичным следствием.

Другие говорят, что неудивительно, что наш микробиом может быть тесно связан с нашим здоровьем. «Все человеческое развитие и все системы в организме эволюционировали или эволюционировали вместе с нашими микробами», — сказал Крайан. «Как люди, мы в значительной степени ориентированы на человека и чувствуем, что человеческие клетки и гены имеют первенство, но микробы были первыми».

Передать какашку

Влияет ли что-либо из этого на пациентов?

С точностью до точки. Эта область уже привела к успехам в лечении C. difficile — инфекции, которая вызывает серьезную диарею и может оказаться смертельной.Теперь пациенты могут получить фекальные трансплантаты от донора со здоровым микробиомом, чтобы «перезагрузить» их внутреннее сообщество — процедура, которая, как было доказано, позволяет быстро вылечить это состояние.

Некоторые исследователи, в том числе Крайан, считают, что исследование микробиома может привести к разработке новых методов лечения психического здоровья. «Мы придумали термин« психобиотик »[под которым мы подразумеваем] целенаправленное вмешательство микробиома в здоровье мозга», — сказал он.

Хотя это может быть далеко, Крайан считает, что для врачей станет обычным делом следить за составом микробиомов пациентов.«Я лично считаю, что медицина на основе бактерий или микробиомов — это будущее точной медицины», — сказал он.

Давайте перейдем к делу: что я могу сделать, чтобы поддерживать свой микробиом в хорошей форме?

Вот где появляются пребиотики и пробиотики: первые представляют собой вещества, такие как клетчатка инулин, на которых могут процветать полезные микробы, а вторые — это сами микробы, которые считаются полезными для здоровья, такие как Lactobacillus и Bifidobacterium видов.

В то время как и пребиотики, и пробиотики можно принимать в виде добавок, стоит ли вам раскошелиться на них — другой вопрос: существует мало рекомендаций о том, какие пребиотики или пробиотики следует употреблять людям в конкретной ситуации, а что касается пробиотиков, это не так. мертвая уверенность в том, что микробы колонизируют ваш кишечник, когда попадут туда, или принесут пользу уже здоровым людям, например, предотвратят болезни. Тем не менее, если вы принимаете антибиотики или страдаете СРК, есть некоторые свидетельства того, что пробиотики могут быть хорошей идеей.

«Пока не ясно, лучше ли вам просто есть много йогурта и других ферментированных продуктов или действительно принимать эти составы», — сказал Спектор, добавив, что в целом он рекомендует изменить свой рацион, чтобы получить дозу пробиотиков. поскольку неясно, какие штаммы следует принимать людям. То же самое и с пребиотиками: «Пища более разнообразна с точки зрения клетчатки, следовательно, больше разнообразия микробов», — сказал он. «В идеале вы сочетаете пребиотик и пробиотик: что-то вроде квашеной капусты или кимчи.”

Что дальше?

В центре внимания находятся механизмы, с помощью которых микробы связаны со здоровьем человека. Среди загадок — то, как и почему разные штаммы бактерий имеют разные эффекты, в то время как исследователи также разрабатывают исследования, чтобы изучить, как микробиом влияет на нашу реакцию на пищу и как разные диеты могут настроить микробиом. Также необходимо взять больше захватывающих результатов исследований на мышах и исследовать их на людях, предпочтительно с помощью рандомизированных контрольных испытаний.

Дополнительная литература:

Я вмещаю множество, Эд Йонг

Кишечник: внутренняя история самого недооцененного органа нашего тела, Джулия Эндерс

Психобиотическая революция, Скотт К. Андерсон с Джоном Крайаном и Тедом Динаном

Следуй за своим кишечником: как экосистема кишечника определяет ваше здоровье, настроение и многое другое, Роб Найт

Иллюстрации: Пит Гэмлен

В тебе и в тебе — Micropia

ваше тело полно микробов

Вы их не видите, но они есть.Микробы. Они на вас, внутри вас, и вы несете более 100 триллионов из них самостоятельно. Это в четырнадцать тысяч раз больше, чем количество людей на Земле. В совокупности они известны как микробиота человека.

Staphylococcus
epidermidis

В вашем теле полно микроорганизмов, включая бактерии, грибки, археи и вирусы. В целом в вашем теле микробов в десять раз больше, чем клеток человека. Вместе они составляют около 1,5 килограмма вашего веса.

микроскопические подкрепления

Собственные микробы вашего тела важны для вашего здоровья. Вот почему полезно знать, какие микробы переносятся человеческим телом. За последние несколько лет в этой области произошла революция. Исследовательские группы по всему миру используют новейшие технологии для составления карты микробиома человека.Поэтому мы видим наши тела совершенно по-новому.

заново открытое тело

700
различных видов бактерий живут внутри вашего рта

Ваш рот полон микроорганизмов. Здесь обитают всевозможные грибы, археи и вирусы, а также около 700 видов бактерий. Большинство из них безвредны и сохраняют здоровье во рту. Но некоторые вызывают кариес, гингивит или неприятный запах изо рта.

каждому свое содержание рта

1. 5

триллион
микробов

Один на двенадцать нулей. Вот сколько микробов обитает на всей поверхности вашей кожи.

Кожа представляет собой важный барьер против микробов из внешнего мира. В общей сложности у вас примерно 1,8 м 2 кожи, и на ней живет более 1,5 триллиона (это 1 с 12 нулями) бактерий. В некоторых влажных местах на каждом квадратном сантиметре кожи обитают десятки миллионов микробов.Большинство из них полезны и безвредны. Они предотвращают попадание вредных бактерий на вашу кожу в дверь.

первая линия защиты

С каждым вдохом вы принимаете приливные волны микробов. Некоторые из них могут нанести вред вашему здоровью. Слизистые оболочки носовых полостей и дыхательных путей образуют слизь, и на нее прилипают чужеродные микробы. Эти средства защиты вместе с кожей образуют первую линию защиты вашего тела от вредных микроорганизмов.

слизистая ловушка 50%

вашего кала
состоит из
кишечных бактерий.

Ваш кишечник — бесспорный капитал вашего микробиома. Из 100 тысяч миллиардов микробов во всем вашем теле подавляющее большинство живет в кишечнике. Это огромная доля, и ее роль в вашем здоровье нельзя недооценивать. Кишечная микробиота состоит в основном из бактерий, около 1200 различных видов.На самом деле бактерий так много, что почти половина всех ваших фекалий состоит из кишечных бактерий.

микроб valhalla уникальная кишечная жизнь

Гениталии также очень интересны с точки зрения микробов. Особый интерес микробиологов вызывают женские гениталии. Уникальную среду во влагалище невозможно найти нигде на теле. Эта хозяйка предлагает место для самых разных микробов. Сюда входят 300 видов бактерий, в основном это молочнокислые бактерии.

здоровая кислотность

Крошечная доля микробов может быть опасна для человека. Собственные микробы вашего тела взаимодействуют с вашей иммунной системой, чтобы защитить вас от этих возбудителей болезней, называемых патогенами. Но иногда все заболевают. Приблизительно 17 миллионов человек, включая многих детей, по-прежнему умирают каждый год от инфекций. Как ты можешь навредить себе против этого?

невидимая опасность микробы и лекарства

Микробы на теле и в нашем теле: почему они важны для нашего здоровья? Что мы знаем о них на данный момент? И как мы можем применить эти знания? Ремко Корт, микробиолог и ученый из TNO (Нидерландская организация прикладных научных исследований), исследует это.

смотреть видео

Что такое «карта» микробиома человека?

Что делает человеческое тело? По мнению исследователей, человеческие клетки рассказывают только половину истории. Другая половина связана с множеством микроорганизмов, составляющих микробиоту — «чужеродной» средой по всему нашему телу, которая, пока существует здоровый баланс, помогает нам процветать.

Поделиться на Pinterest Исследователи продолжают изучать роль кишечных бактерий в здоровье мозга и других частей тела.

Для получения дополнительной подтвержденной исследованиями информации о микробиоме и о том, как он влияет на ваше здоровье, посетите наш специализированный центр.

Человеческое тело содержит триллионы специализированных клеток — крошечных строительных блоков, которые собраны вместе, чтобы поддерживать развитие и функционирование тела.

Но человеческие клетки — не единственный «материал», из которого состоят наши тела. Фактически, мы тоже живем в симбиозе с триллионами микроорганизмов.

Исследователи давно обсуждают истинное соотношение человеческих клеток и микроорганизмов в среднем организме.Оценки колебались, но последнее исследование, посвященное этому вопросу, появившееся в PLOS Biology в 2016 году, предполагает, что у нас, вероятно, примерно столько же микроорганизмов внутри и на наших телах, сколько у человеческих клеток.

Помимо бактерий и вирусов, эти микроорганизмы включают археи, примитивные организмы без ядра, и эукариотические микроорганизмы, или эукарии, тип с ядром, которое защищает его хромосомы. К последней группе относятся грибы и простейшие, крошечные организмы на «границе» между растением и грибком.

Все они вместе составляют различную микробиоту: сообщества микроорганизмов, присутствующие в разных местах на теле человека или внутри него.

Микробиом человека состоит из различных микробиоты: совокупности сообществ микроорганизмов, распространенных по всему человеческому телу.

Коллекции микроорганизмов в различных областях играют решающую роль в поддержании нашего здоровья — хотя для этого количество различных типов бактерий, грибов и других микроорганизмов должно оставаться в идеальном балансе.

Когда этот баланс нарушается и, например, происходит перенаселение одного вида бактерий, это может привести к инфекциям и другим проблемам со здоровьем.

Эта функция описывает различные организмы, обитающие в кишечнике, рту, влагалище и матке, половом члене, коже, глазах и легких.

Наиболее обсуждаемой средой для колонизации микроорганизмов, особенно бактерий, является кишечник человека.

Исследования показывают, что в желудочно-кишечном тракте человека находится обширная «коллекция бактерий, архей и эукариев», которые играют важную роль в гомеостазе кишечника, помогая поддерживать здоровье желудочно-кишечной системы.

Исследования также показали, что кишечные бактерии смягчают связь между кишечником и мозгом посредством взаимодействия с кишечной нервной системой и другими механизмами, которые могут быть гормональными или иммунологическими.

Основными типами или типами бактерий, присутствующими в кишечнике, являются Firmicutes и Bacteroidetes , которые составляют 90% микробиоты кишечника.

Другие: Actinobacteria , Proteobacteria , Fusobacterua и Verrucomicrobia . К ним относятся некоторые знакомые бактериальные группы или роды из филы Firmicutes , такие как Lactobacillus , который известен своим положительным влиянием на здоровье.

С другой стороны, некоторые виды Firmicutes могут быстро вызвать болезнь, если они разрастаются, например, Staphylococcus aureus и Clostridium perfringens .

Тип Proteobacteria включает некоторые хорошо известные патогенные группы, такие как Enterobacter, Helicobacter , Shigella и бактерии Salmonella , а также Escherichia coli .

Между тем, филум Actinobacteria включает виды Bifidobacterium bifidum , которые обычно полезны для здоровых людей.

Однако этот список далеко не исчерпывающий. Согласно собранным данным, в желудочно-кишечном тракте человека насчитывается около 2172 видов бактерий.

Если некоторые из этих названий казались неприятно знакомыми, это потому, что многие из этих бактерий могут вызвать инфекцию, если они чрезмерно колонизируют. А некоторые штаммы могут заразить кишечник через испорченную пищу или контакт с нечистыми поверхностями.

Некоторые штаммы E. coli могут вызывать инфекции, которые приводят к диарее и рвоте, некоторые штаммы S. aureus могут становиться устойчивыми к антибиотикам и вызывать тяжелые заболевания, а инфекции Salmonella могут вызывать диарейные заболевания.

Но кишечные бактерии обычно могут быть сильными союзниками в поддержании здоровья, и специалисты продолжают изучать множество способов, с помощью которых эти микроорганизмы помогают нам оставаться в хорошей форме.

«Это новый рубеж медицины, и многие рассматривают кишечную микробиоту как дополнительную систему органов», — сказал специалист по инфекционным заболеваниям д-р.Элизабет Хоманн в интервью Гарвардской медицинской школе.

«[Микробиота кишечника] наиболее важна для здоровья нашей желудочно-кишечной системы, но может иметь еще более далеко идущие последствия для нашего благополучия», — добавила она.

Другие микроорганизмы, присутствующие в кишечнике, являются вирусами, но не теми, которые обычно вызывают заболевания. Они относятся к типу бактерий, называемых «бактериофагами», буквально «поедатели бактерий», которые помогают поддерживать микробный баланс, принимая на себя внутреннюю работу бактерий.

Бактериофаги «составляют подавляющее большинство вирусного компонента микробиома кишечника», и исследователи утверждали, что часть их роли заключается в заражении определенных бактерий для сохранения здорового баланса микроорганизмов в кишечнике. Тем не менее многое в них остается малоизученным.

Как и кишечник, во рту также содержится множество бактерий, необходимых для гомеостаза.

«В ротовой полости присутствует широкий спектр микроорганизмов. Он находится в постоянном контакте с окружающей средой и, как было доказано, уязвим к ней », — объясняют авторы обзора, опубликованного в журнале Journal of Oral and Maxillofacial Pathology в 2019 году.

Они продолжают, отмечая, что «различные поверхности во рту заселяются преимущественно бактериями полости рта», в зависимости от типа поверхности, к которой они прикрепляются, например, щеки, языка или зубов.

Микробиота полости рта содержит 12 типов бактерий — Firmicutes , Fusobacteria , Proteobacteria , Actinobacteria , Bacteroidetes , Chlamydiae , Chlamydiae , Chlamydiae , Sy, , , Saccharibacteria и Gracilibacteria — с несколькими видами, названными или безымянными.

Но во рту также находятся другие микроорганизмы, а именно простейшие, наиболее распространенными из которых являются Entamoeba gingivalis и Trichomonas tenax , а также грибы и вирусы.

В ротовой полости встречается 85 родов грибов, в том числе Candida, Cladosporium, Aureobasidium, Saccharomycetales, Aspergillus, Fusarium и Cryptococcus .

«[Микробиота полости рта] играет решающую роль в поддержании гомеостаза полости рта, защите полости рта и предотвращении развития заболеваний», — пишут авторы обзора за 2019 год.

Как и в случае с другой микробиотой, несбалансированное количество микроорганизмов, населяющих ротовую полость, может привести к развитию болезни, например, различных бактериальных инфекций.

Гениталии человека и мочевыводящие пути также являются местом обитания большого количества микроорганизмов.

Что касается влагалища, исследования показывают, что «бактерии доминируют» в ландшафте, хотя вопросы о том, какие бактерии и в каком количестве, трудно найти.

Недавние исследования показывают, что компоненты бактериальных популяций во влагалище могут не только колебаться на разных стадиях менструального цикла, но также могут различаться у людей разных рас и этнических групп.

Некоторые типы бактерий, идентифицированные во влагалищном канале, включают Lactobacilli , Prevotella , Dialister , Gardnerella , Megasphaera , Eggerthella и Aerococcus.

«Кажется, что микробиота влагалища человека играет ключевую роль в предотвращении ряда урогенитальных заболеваний, таких как бактериальный вагиноз, дрожжевые инфекции, инфекции, передаваемые половым путем, инфекции мочевыводящих путей и ВИЧ-инфекция», — говорится в обзоре PNAS .

Вот почему специалисты советуют проявлять особую осторожность, когда дело касается интимной гигиены: многие продукты могут нарушить хрупкий бактериальный баланс в этой области.

Однако в обзоре PNAS также отмечается, что «средства, с помощью которых [бактерии защищают от инфекции], плохо изучены».

Более того, о микробиоте матки известно немного. Ученые начали его изучать совсем недавно и пока только небольшими группами. Одно исследование показало, что Lactobacillus и Flavobacterium оказались наиболее распространенными бактериями в матке, независимо от того, беременна ли женщина.Более глубокие исследования продолжаются.

Мало что известно о микробиоте женского мочевого пузыря и уретры. В исследовании, опубликованном в журнале Current Opinion in Urology в 2017 году, отмечается, что «подавляющее большинство исследований здоровья мочевыводящих путей проводилось без знания или учета микробиоты женской мочевыделительной системы».

После недавних исследований выяснилось, что наиболее распространенными типами бактерий в женской уретре являются Lactobacillus , за которыми следуют Gardnerella, Corynebacterium, Streptococcus и Staphylococcus .

И хотя некоторые исследователи предполагают, что микробиота мочевого пузыря и женских мочевыводящих путей в значительной степени одинакова, другие допускают различия. Одно исследование, опубликованное в этом году в журнале Journal of Urology , обнаружило значительные различия.

Его авторы также предполагают, что бактериальные популяции женских нижних мочевыводящих путей могут меняться в зависимости от возраста, уровня сексуальной активности и от того, вступил ли человек в менопаузу.

Если исследователи все еще мало знают о микробиоте женских урогенитальных областей, они, кажется, еще меньше знают о микробиоте мужских урогенитальных областей.

A PLOS Одно исследование , проведенное в 2010 году, выявило различия в микробных сообществах на обрезанных и необрезанных пенисах в ходе независимого от посева исследования.

В частности, бактерии из семейств Clostridiales и Prevotellaceae оказались более многочисленными на необрезанных пенисах.

Такие различия, как отмечают авторы статьи, могут играть роль в воспалении и подверженности инфекциям.

«У необрезанных мужчин на половом члене значительно больше бактерий, и типы бактерий также сильно различаются», — отметил соавтор исследования д-р.Синди Лю в интервью.

Кроме этого, очень мало известно о микробиоте полового члена. В том же интервью профессор Дебора Андерсон, преподающая акушерство, гинекологию и микробиологию в Медицинской школе Бостонского университета, прокомментировала:

«Пенис недостаточно изучен. Там может быть очень интересная история, но мы не провели должного исследования ».

Как и кишечник, кожа человека является домом для множества бактерий и многих видов грибов.

В обзоре, опубликованном в журнале Nature Reviews Microbiology в 2018 году, объясняется, что популяции бактерий широко варьируются в зависимости от региона кожи, а также зависят от ряда факторов, таких как влажность кожи и количество натурального масла или кожного сала. .

Согласно обзору, «в сальных участках преобладали виды […] Propionibacterium , тогда как бактерии, которые процветали во влажной среде, такие как виды Staphylococcus и Corynebacterium , были преимущественно многочисленны во влажных районах, включая сгибания в локтях и стопах.”

Сообщества грибов, однако, по-видимому, довольно последовательны по составу, независимо от типа заселенной кожи.

По словам исследователей, наиболее распространены грибы рода Malassezia по всему телу и на коже рук. Напротив, комбинация Malassezia , Aspergillus , Cryptococcus , Rhodotorula и Epicoccum среди других наиболее часто встречается на коже ног.

Наиболее распространенными микроорганизмами на коже человека являются бактерии, а наименее распространенными — грибки.

Бактерии на коже могут предотвращать проникновение патогенов и способствовать развитию болезни, в зависимости от того, какие колонии преобладают. Как пишут авторы исследования:

«Взаимодействия между членами микробиоты как формируют резидентное микробное сообщество, так и предотвращают колонизацию патогенными бактериями в процессе, называемом« устойчивость к колонизации »».

«В определенных контекстах, — продолжают они, — бактерии, которые обычно полезны для их хозяев, могут стать патогенными.Многие распространенные кожные заболевания связаны с изменениями микробиоты, называемыми дисбактериозом ».

Бактерии преобладают на многих участках эпителиальной ткани, включая конъюнктиву, ткань, выстилающую внутреннюю часть век.

Согласно исследованию, проведенному в 2011 году, на конъюнктиве здорового человека присутствуют по крайней мере пять бактериальных типов и 59 родов.

Преобладающие роды бактерий: Pseudomonas, Propionibacterium, Bradyrhizobium, Corynebacterium, Acinetobacter, Brevundimonas, Staphylococci, Aquabacterium, Sphingomonas, Streptococcus, Streptophyta , Streptophyta , Methylophyta , Streptophyta ,

Также присутствуют некоторые грибы, в том числе виды Candida , Aspergillus и Penicillium .

На данный момент роль микробиома конъюнктивы остается неясной.

Мы часто думаем о бактериях в легких только в контексте респираторных заболеваний. Однако бактерии присутствуют и в здоровых легких.

Некоторые из наиболее распространенных типов бактерий в здоровых легких: Firmicutes , Bacteriodetes , Proteobacteria , Fusobacteria и Actinobacteria , согласно обзору от 2017 года. Некоторые из наиболее распространенных родов: Prevotella , Veillonella, и Streptococcus .

Когда хрупкий баланс бактериальных популяций в легких нарушается, это может привести к развитию таких заболеваний, как астма и хроническая обструктивная болезнь легких.

При астме, например, увеличивается количество бактерий Haemophilus и Neisseria , а количество бактерий Prevotella и Veillonella уменьшается.Это подтверждает гипотезу о том, что дисбактериоз микробиома легких может быть основной причиной астмы.

Команда, подготовившая обзор 2017 года, подчеркивает необходимость дальнейших исследований механизмов, связанных с микробиотой, которые могут влиять на здоровье легких, отмечая, что «вероятные сложные взаимодействия между бактериями, вирусами и грибами следует учитывать в будущих исследованиях».

Микробиом человека представляет собой сложную систему, и исследователи продолжают узнавать больше о ее важной роли в здоровье человека и болезнях. Двигаясь вперед, ученые стремятся глубже погрузиться в тайны этого микромира.

Мы всего лишь около 43% людей, исследования показывают | Голос Америки

САН-ДИЕГО — Новые открытия о том, что находится внутри тела, заставляют ученых переосмыслить то, что делает человека человеком, а что делает людей больными или здоровыми.

Менее половины клеток в организме человека. Остальные относятся к микроорганизмам, которые влияют на здоровье, настроение и на то, лучше ли определенные люди реагируют на определенные лекарства.

«Итак, на 30 триллионов человеческих клеток в среднем приходится около 39 триллионов микробных клеток. Таким образом, по этому показателю мы всего на 43% — люди », — сказал Роб Найт, директор Центра инноваций в области микробиома Калифорнийского университета в Сан-Диего и профессор педиатрии, информатики и инженерии.

В теле человека больше микробных клеток В теле человека больше микробных клеток, чем клеток человека. Микробы в организме человека включают бактерии, вирусы и грибки, такие как споры грибковых бактерий в воде.

Микробы, влияющие на здоровье

Общеизвестно, что бактерии или даже вирусы и грибки существуют на участках нашего тела, включая рот, кожу и кишечник. Однако только в последние годы ученые обнаружили, что кишечные бактерии каждого человека уникальны, и сбор микробов может сильно повлиять на здоровье человека — например, на его вес и то, разовьются ли у него болезни, такие как сердечные заболевания.

Микробы в кишечнике могут даже влиять на настроение.Исследователи изучают, связаны ли такие состояния, как аутизм, рассеянный склероз и болезнь Паркинсона с микробами.

«Они изменили то, как мы думаем о биологии, и изменили наше представление о том, что значит быть человеком», — сказал Найт.

Набор микробов у каждого человека разный, начиная с момента рождения ребенка. То, как они попадают в мир, вагинально или через кесарево сечение (кесарево сечение), пьют ли они грудное молоко или нет, животные, которым они подвергаются, и лекарства, которые они принимают, — все это может влиять на их развитие.

«Самая большая проблема с антибиотиками — это раннее детство, и особенно сочетание кесарева сечения, антибиотиков и кормления из бутылочки особенно плохо для детей. Мы увидим влияние на это даже в возрасте от 8 до 12 лет с точки зрения их веса, даже с точки зрения когнитивных способностей », — сказал Найт.

Загадка рака

Карен Сфанос, доцент кафедры патологии, онкологии и урологии медицинского факультета Университета Джона Хопкинса, сказала, что, по мнению исследователей, не менее 70% иммунитета и иммунных клеток человеческого организма находятся в кишечнике.

Она изучает связь между микробами и раком.

«Есть еще много видов рака, по которым мы даже не знаем, что именно вызывает рак. Мы пытались решить эту головоломку, и до этого момента половина частей отсутствовала, потому что мы даже не знали, что половина частей существует. Необходимо получить и исследовать огромное количество знаний, чтобы понять, какое глубокое влияние эти микробы могут оказывать как на начало рака, так и на терапевтический ответ на определенные методы лечения рака », — сказала она.

Микробы в организме человека включают бактерии, v Микробы в организме человека включают бактерии, вирусы и грибки, такие как кишечная палочка, показанная здесь. Микробы каждого человека уникальны для этого человека.

Что больше всего влияет на микробы в организме взрослого человека, так это диета и количество различных видов растений, которые ест человек.

«При соблюдении диеты с высоким содержанием жиров или нездоровой диеты (это) может привести к возникновению провоспалительных микробов. Это может вызвать воспаление в кишечнике, в вашем желудочно-кишечном тракте, и, к сожалению, в этом сценарии воспаление, которое происходит в кишечнике, может иметь действительно отдаленное воздействие на многие другие системы органов вашего тела », — сказал Сфанос.

Одна компания, DayTwo, использует результаты исследований кишечных микробов для борьбы с диабетом.

«Разнообразие и изобилие бактерий в кишечнике — очень полезный показатель того, как люди обрабатывают пищу», — сказал Джош Стивенс, президент DayTwo.

Поскольку кишечные бактерии у каждого человека разные, то, как организм реагирует на сахар, также различается.

«Таким образом, анализируя кишечник, мы действительно можем помочь людям получить индивидуальный рецепт на еду, который им подходит», — сказал Стивенс.

Как отличить хорошее от плохого

Микробы в организме меняются каждый день. Все больше ученых изучают эти микробы, чтобы узнать, какие из них хорошие, а какие плохие. Они видят многообещающие результаты в лечении внутрибольничной инфекции под названием C. diff.

«Вы можете вылечить C. diff, взяв стул у здорового человека и передав его больному. И обычно они выздоравливают через два-три дня. И у него примерно (а) 90% излечиваемость по сравнению с 30% для антибиотиков », — сказал Найт.Этот процесс осуществляется путем смешивания образца фекалий здорового человека с жидким препаратом и введения его больному через зонд для кормления или колоноскопию.

Исследователи работают над будущим, в котором будет более точный подход к отсеиванию вредных бактерий и внесению большего количества хороших микробов в организм для улучшения здоровья.

Микробиом человека: 39 триллионов микробов и бактерий, которые называют нас домом

Ваше тело кишит бактериями и грибами.Но не волнуйтесь: большинство из них существуют для того, чтобы сохранить вам жизнь — добро пожаловать в чудесный мир человеческого микробиома.

Что такое микробиом?

В человеческом теле около 30 триллионов человеческих клеток, но наш микробиом, по оценкам, состоит из 39 триллионов микробных клеток, включая бактерии, вирусы и грибы, которые живут на нас и внутри нас.

Из-за своего небольшого размера эти организмы составляют лишь около 1–3% нашей массы тела, но это противоречит огромной силе и потенциалу микробиома.

У нас около 20-25 000 генов в каждой из наших клеток, но микробиом человека потенциально может содержать в 500 раз больше.

Более того, способность микробов быстро развиваться, обмениваться генами, размножаться и приспосабливаться к изменяющимся обстоятельствам дает им — и нам, их хозяевам — замечательные способности, которые мы только сейчас начинаем понимать.

Где микробиом?

Человеческое тело представляет собой широкий спектр сред, и микробы способны жить в каждой из них.

Каждая часть тела представляет собой особый тип экосистемы, например, планету с разными континентами и климатом, обитатели которой адаптировались к характеристикам каждого места.

Наши лица и руки сухие и прохладные. Они подвергаются воздействию элементов, не говоря уже о постоянном потоке микробов-иммигрантов каждый раз, когда мы касаемся другого предмета или приближаемся к нему.

Углы и трещины, такие как подмышки, содержат много бактерий, они влажные, теплые и темные.

Потные подмышки? Для этого есть бактерии © Getty Images

Средняя человеческая ступня даже лучше: 600 потовых желез на квадратный сантиметр — на сотни больше, чем подмышки, — которые выделяют суп из солей, глюкозы, витаминов и аминокислот, обеспечивая идеальную диету для колонии бактерий.

Еще есть микробиом кишечника, где тысячи местных бактерий живут вместе с нами. Они выживают во враждебной среде темноты, высокой кислотности и недостатке кислорода, в бурной реке, текущей через желудок и кишечник.

Откуда эти микробы?

Три четверти вашего микробиома восходят к вашей матери. Матка — это стерильное место, свободное от микробов (по крайней мере, мы так думаем в настоящий момент). Но когда мы выходим через родовые пути, мы купаемся в вагинальных микробах.

Это буквальное крещение бактериями может иметь жизненно важное значение для здорового начала жизни — дети, рожденные с помощью кесарева сечения, с большей вероятностью разовьются в более позднем возрасте аллергией, астмой, целиакией и ожирением.

Мы также поглощаем около миллиона микробов на каждый грамм пищи, и наша диета напрямую влияет на то, какие виды обитают в нашем кишечном микробиоме. Если мы изменим диету, например, с мясоеда на вегетарианское, кишечные бактерии изменятся соответствующим образом.

Переход на вегетарианскую диету изменит бактерии в кишечнике © Getty Images

Точно так же, когда мы идем по жизни, перемещаясь из одной среды в другую, мы подвергаемся воздействию микробов от разных людей и мест.

В каждом доме есть особый микробиом, исходящий от людей, которые в нем живут. Всего через 24 часа после переезда в новый дом мы заселили его своими микробами.

И те, кто растет в семье с домашними животными, подвергаются воздействию гораздо большего количества микробов, что неплохо.

Ученые подозревают, что многие распространенные современные аллергии, такие как сенная лихорадка, вызваны иммунной системой, которая не научилась жить с такими микроорганизмами в раннем возрасте.

Вонючие ноги? Не ищите дальше, чем Staphylococcus epidermidis © Getty Images

Что делает наш микробиом?

лотов. Микробиом кишечника контролирует накопление жира и помогает в активации генов в клетках человека, участвующих в усвоении питательных веществ, расщеплении токсинов и создании кровеносных сосудов.

Эти полезные микроорганизмы пополняют слизистую оболочку кишечника и кожи, заменяя поврежденные и умирающие клетки новыми. Не менее важна их роль в предотвращении болезней.

Наши местные микробы конкурируют с вторгшимися, не давая им закрепиться. Мы рождаемся с лишь частично сформированной системой иммунной защиты.

Это взаимодействие с микробами, которое формирует его, влияя на классы генерируемых иммунных клеток и развитие органов, которые их производят и хранят.

Как говорит Эд Йонг в своей книге « Я сдерживаю множество людей» : «Иммунная система изначально не запрограммирована, чтобы отличать безобидный симбионт от опасного патогена… именно микроб делает это различие ясным.”

Микробиом человека влияет даже на наш запах. Различные виды микробов могут превращать пот в запах лука или тестостерон в запах мочи, что является сильным сигналом для наших друзей и врагов.

Эти запахи очень личные: исследования показали, что людей можно узнать по их потным футболкам.

Ученые также считают, что наш микробиом может вносить значительный вклад в причины смены часовых поясов.

Изменение режима сна приводит к тому, что ритм наших кишечных бактерий не синхронизируется с нашим собственным поведением, поэтому различные виды активны в неподходящее время.

Подробнее о организме и микробиоме:

На самом деле, сон — лишь один из многих способов, с помощью которых микробы могут влиять на наше настроение и поведение. Наконец, наш микробиом помогает избавиться от нас в том, что получило название «танатомикробиом». После того, как мы умираем, иммунная система перестает работать, позволяя нашим микробам свободно распространяться.

Наши кишечные бактерии начинают переваривать кишечник и окружающие ткани изнутри. В конце концов, они проникают в капилляры и лимфатические узлы, распространяясь на печень, селезенку, сердце и мозг, поскольку они питаются химическим коктейлем, который вытекает из поврежденных клеток.

Действительно ли микробиом влияет на поведение?

Трудно сказать, отвечает ли микробиом за изменения в заболеваниях и поведении, или же болезни и поведение ответственны за микробиом.

Эксперты собирают вместе, как кишечные микробы влияют на мозг через производимые ими гормоны и молекулы, но никто не знает, насколько они важны.

Фармацевтические компании, заинтересованные в новых способах лечения неврологических расстройств, вкладывают деньги в исследования.

Фармацевтические компании, подобные этой в США, исследуют лечебные возможности человеческого микробиома © Getty Images

Мешают ли микробы друг другу?

Сети и взаимодействия между различными видами микробов невероятно сложны.

Тогда в игру вступают внешние факторы. Мы знаем, например, что баланс двух групп бактерий — Firmicutes и Bacteroidetes — влияет на ожирение, но связь все еще не ясна и недостаточно последовательна, чтобы знать, как мы можем на нее повлиять.

И даже если бы мы нашли потенциальное лечение, нельзя сказать, примет ли его тело.

Что делает микробиом здоровым?

Как узнать, что микробиом находится в беспорядке? Является ли кишечник без определенного вида вредным для здоровья? И по сравнению с чем?

Определение того, что является «нормальным» или «здоровым» для микробиома человека, важно, и это может сильно различаться в зависимости от страны, региона, сообщества, города, а также от того, является ли человек молодым или старым, богатым или бедным, общительным или одиноким.

Это еще один вызов мечте о персонализированных лекарствах для каждого, но пока что вот несколько советов по улучшению микробиома кишечника.

Разрушитель жаргона

Антибиотик — Это лекарство, подавляющее рост или уничтожающее микроорганизмы. На самом деле антибиотики производятся самими бактериями как форма выживания (или, как думают некоторые ученые, «общения» между собой).

Дисбиоз — Это нарушение гармонии симбиоза, при котором микробное сообщество меняется таким образом, что наносит вред своему хозяину.Это выражение часто применяется к микробиому кишечника человека, где оно описывает состояние, вызванное слишком малым количеством полезных бактерий и чрезмерным ростом вредных бактерий, дрожжей и / или паразитов.

Микроб — Одноклеточные организмы, настолько крошечные, что миллионы могут поместиться в игольное ушко.

Микробиота — «Микробиота» означает набор микроскопических организмов. «Микробиом» первоначально относился к их геномам — всей ДНК этих организмов — но теперь иногда используется вместо «микробиоты»

.

Пробиотик — Вещество, стимулирующее рост микроорганизмов.

Симбиоз — Это относится к взаимодействию между двумя разными организмами, живущими в тесной физической ассоциации, обычно в пользу обоих.

Организмы, которые называют наши тела своим домом (и где их найти)

1

На коже головы

Согласно недавним исследованиям, перхоть вызывается хрупким балансом двух распространенных бактерий кожи головы: Propionibacterium и Staphylococcus .

2

В подмышке

Когда некоторые бактерии встречаются с потом, они производят едкие соединения, называемые тиоспиртами. Staphylococcus hominis — один из самых злостных нарушителей.

3

В фекалиях

Учитывая огромное количество микробов в кишечнике, неудивительно, что многие из них попадают в наши фекалии — примерно 30 процентов твердых отходов — это мертвые бактерии.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *