Микроорганизмы в человеке: МИКРОБИОТА ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ОРГАНИЗМА | Сервье Россия

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.

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

Человек обитаемый – Огонек № 5 (5083) от 15.06.2009

Впервые ученые из Национального института изучения генома человека в Бетесде составили атлас бактерий, проживающих на человеческом теле

Светлана Скарлош

Если бы можно было взвесить все бактерии, находящиеся в одном человеке, мы бы получили массу весом больше килограмма. Плотность крошечных жителей на теле человека и внутри него колоссальна — они охотно селятся в носоглотке, кишечнике и на предплечьях, живут однородными колониями в подколенной ямке и «многонациональными» сообществами на спине и между пальцами ног. Для них важны климат и питание, предоставляемые тем или иным участком человеческой кожи, но заселившись, они «возделывают» свой участок, не пуская на него чужие и, возможно, более патогенные микроорганизмы.

Простейшие организмы появились на нашей планете задолго до нас, они умеют адаптироваться к любой среде, выживают даже среди арктических льдов и термальных источников, но у человека с микробами в процессе эволюции сложились особые отношения.

В обмен на выделения сальных желез и секретов эпителия бактерии с помощью собственных метаболитов, то есть продуктов жизнедеятельности, обеспечивают жизненно важные процессы в организме человека.

— Настолько важные, что ученые определяют микрофлору как отдельный человеческий орган со своими функциями,— говорит Александр Дубинин, старший научный сотрудник Российского центра колопроктологии.— Для сравнения представьте себе, что биохимия микрофлоры приблизительно сопоставима с биохимией мозга человека.

От джунглей до пустыни

Конечно, ученые и раньше имели представление о том, что на нашей коже толпятся тысячи бактерий. Но четкого описания — кто, где, постоянно или временно и с какими целями живет — не было. Идея создать карту расселения бактерий на поверхности человеческой кожи пришла в голову генетику Юлии Шегре из Национального института изучения генома человека в Бетесде (США), когда она размышляла над созданием контрольной бактериальной группы при проведении исследований таких заболеваний, как экзема, дерматит или псориаз.

— Вообще-то определить особенности микрофлоры любого человека несложно,— говорит Юлия Шегре.— Достаточно опустить ваш палец в питательную среду, и за пару дней в чашке Петри прорастут бактерии колониями из беловато-желтых кружочков. Тогда-то микробиолог и узнает все о ваших постоянных сожителях. Но этот метод хорош только для поиска уже известных микробов, так как для каждого посева приходится подбирать подходящую питательную среду. Но нам хотелось узнать про «новые поселения» редких микроорганизмов, о том, какие из них могут мирно сожительствовать друг с другом, но для подобных исследований этот метод был неприемлем.

И тогда микробиологи обратилась к генетике. С 20 точек на коже 10 участников ученые смогли выделить и полностью изучить 112 283 рибосомальных РНК. Эти 20 точек исследователи условно разделили на три группы, микрофлора которых, по мнению самих авторов, различается так же, как джунгли и пустыни. Всего удалось обнаружить 205 видов, представляющих 19 родов. Основных — четыре вида.

Если эту «перепись населения» представить в процентах, получается такая картина: 51,8 процента — вид Actinobacteria, используемый в лабораторных условиях для получения антибиотиков, 24 — вид Firmicutes, к которому относятся и полезные молочнокислые бактерии, и патогенные клостридии, и даже возбудитель столбняка, еще 16,5 — вид Proteobacteria, настоящие «нарушители спокойствия», ответственные за такие болезни, как, например, язва желудка, менингит или гонорея, наконец, 6,3 процента — Bacteroidetes — симбионты кожи и кишечника, которые также часто становятся причиной различных заболеваний при резком снижении иммунитета.

Расселения по точкам тела происходит исходя из «вкусовых предпочтений» микроорганизмов. Так, сальные железы лица, кожи головы, груди и спины обеспечивают питанием Propionbacterium acnes, которая может проявляться черными точками угревой сыпи, если вдруг начнет слишком сильно размножаться.

— Через полгода мы повторили забор материала,— рассказывает Юлия Шегре,— и обнаружили, что состав микромира на нашей коже достаточно постоянный. Отличается скорее изменчивость некоторых участков кожи, тех, которые регулярно контактируют с чужой микрофлорой.

Причем самым представительным участком оказалась, как ни странно, не подмышка и даже не пах, а сухая ладонная сторона предплечья — здесь ученые обнаружили аж 44 вида бактерий. Зато меньше всего микроорганизмов за ушами — здесь обитает всего 15 видов. Причем на плотность расселения микроорганизмов не влияют даже такие факторы, как возраст, пол, род деятельности и рацион.

Новоселье в день рождения

— Что мы знаем о микробах в человеческом организме? На самом деле очень мало. Это для нас все еще terra incognita,— говорит Игорь Бочков, заведующий лабораторией клинической микробиологии и микробной экологии человека Центрального НИИ эпидемиологии Роспотребнадзора.— Больше всего, конечно, их находится в кишечнике, на сегодняшний день известно 450 видов кишечных микроорганизмов. Но не все бактерии мы можем вырастить в чашке Петри — бывает, электронный микроскоп определяет новый микроорганизм, а адекватная питательная среда в лаборатории еще не разработана.

В целом же микрофлора человека состоит из двух больших групп: характерная, или, если говорить языком ученых, облигатная, то есть свойственная человеку, и транзитная. Транзитная — та, которая характерна для человеческой популяции, но не обязательно присутствует у конкретного индивида в данный момент времени. Бактерии этой группы не нужны для работы организма, но из ее сочленов как раз и формируются условно-патогенные организмы.

— Какие конкретно функции выполняют те или иные бактерии? Например, известно, что защитные, пищеварительные…

— Вот вы сейчас «пристегиваете» микроорганизмы к человеку. А они между тем мало заботятся о человеке. И вовсе не для «хозяина» стараются. Просто живут таким образом, что эта жизнедеятельность полезна и выгодна обоим. Конечно, если те или иные бактерии заселили участок, они не пустят чужаков. И в этом будет состоять защита.

Заселение человека микробами происходит во время рождения. Слизистые оболочки матери, руки акушерки, пеленки — первые несколько дней жизни микроорганизмы хаотично распределяются на коже и слизистых оболочках младенца и отражают состав флоры, окружающей новорожденного. «Новоселье» микробов сопровождается яростной борьбой — победители будут окучивать различные участки тела внутри и снаружи, формируя свойственную взрослому организму микрофлору, и получат «пожизненную прописку у хозяина».

Основные факторы, которым подчиняются микроорганизмы при расселении на коже,— это pH, влажность кожи, выделение кожного сала и пота. Если говорить об организме в целом, то, например, в полости рта взрослого человека обитает до 200 различных бактерий и они создают неоднородную среду. Зато уже в пищеводе бактерий на порядок меньше — считается, что сюда попадают лишь «транзитные» микробы изо рта и носоглотки. И уж совсем небогата микрофлора желудка — из-за высокой кислотности здесь выживают только кислоустойчивые хеликобактеры, стрептококки, лактобациллы да стафилококки. Соотношение тех или иных бактерий в микрофлоре желудка зависит от потребляемой пищи.

— Но человек же не полностью заселен микроорганизмами?— спрашиваю Алексея Бочкова.— Наверняка ведь где-то есть и стерильные участки?

— Кровь, сердце, печень, почки считаются стерильными. Если бактерии проникают в кровь — начинается сепсис. Однако мы не все можем обнаружить, может, там что-то и есть. Но если организм здоров, он быстро уничтожает «перебежчиков», оказавшихся в крови.

Как с ними договориться

Чтобы понять, как именно работает микрофлора, ученые решили вырастить специальных SPF-животных (Specific pathogen free), то есть стерильных, абсолютно свободных от всех патогенных микроорганизмов.

— Для этого у свиноматки, к примеру, с помощью кесарева сечения изымается плод и помещается в специальную камеру, куда подаются стерильный воздух через специальные шлюзы и стерильное питание,— рассказывает Игорь Алексеевич.— Затем, когда детеныш подрастет, его по специальной технологии переведут в среду, насыщенную полезными микроорганизмами.

Выяснилось, что без патогенных микроорганизмов животные куда лучше себя чувствуют. Даже раны заживают быстрее, чем у их «грязных» сородичей. И ученые не теряют оптимизма, что когда-нибудь им удастся «стерилизовать» весь мир, избавившись от патогенных микробов, и оставить с нами только полезные. Ну или хотя бы сконструируют искусственную «умную» бактерию, которой можно будет доверить охрану нашего хрупкого внутреннего мира от непрошеных чужаков. Но пока это светлое будущее остается недостижимой утопией, нам приходится жить в реальном мире в соседстве с целым миром бактерий. И сегодня медики уверены, что просто уничтожить какую-то часть микроорганизмов в организме человека и вылечить пациента — это совершенно разные вещи. А потому и колеблются: то ли антибиотик прописать, то ли кефир с бифидобактериями назначить на завтрак, обед и ужин. Или и то и другое сразу, чтобы разом навести порядок в разбушевавшемся микромире.

— Если рассматривать микрофлору как отдельный орган, нужно также учитывать, что этот орган обладает способностью к саморегуляции,— говорит Александр Дубинин.— Проще говоря, микробы сами восстановят равновесие и в своих колониях, и в нашем организме, если мы будем содержать свой организм, то есть их дом, в порядке.

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.

красота мира в каждом кадре

Что, если вы сможете добиться большего за время тренировок, всего лишь позаимствовав кишечные микробы спортсмена? Этим вопросом задались ученые из Гарвардского университета. В течение двух недель они ежедневно собирали образцы кала 15 бегунов, принимавших участие в Бостонском марафоне 2015 года, – начали за неделю до забега и закончили неделю спустя – и сравнивали их с фекальными образцами, собранными также за две недели у десяти человек из контрольной группы, не занимающихся бегом. Исследователи обнаружили, что через несколько дней после марафона в анализах, взятых у бегунов, содержалось значительно больше бактерий Veillonella atypica, чем в анализах участников контрольной группы.

«Это открытие многое объяснило, поскольку вейлонелла обладает уникальным метаболизмом: любимый источник энергии для нее – лактат, соль молочной кислоты, – рассказывает Александар Костич из Джослиновского центра изучения диабета и Гарвардской медицинской школы. – И мы подумали: может, вейлонелла разлагает вырабатываемый мышцами лактат в организме спортсмена?». И, если это действительно так, нельзя ли, вводя ее штаммы людям, далеким от профессионального спорта, повышать их выносливость?

Затем ученые занялись лабораторными мышами: вейлонелл, выделенных из кала одного из бегунов, ввели 16 мышам с нормальным микробиомом, проверенным на наличие патогенов. После этого подопытных поместили на беговую дорожку и заставили бегать до изнеможения. То же самое сделали с 16 контрольными мышками; только им вводили бактерии, не потребляющие лактат. Как оказалось, мыши, «зараженные» вейлонеллами, бегали заметно дольше, чем контрольные зверьки, а значит, считают исследователи, микробиом может играть важнейшую роль в поддержании работоспособности.

По словам Костича, этот эксперимент – «замечательный пример того, что дает нам симбиоз». Вейлонелла процветает, когда человек, ее носитель, в результате физической нагрузки вырабатывает лактат, которым та питается, и, в свою очередь, приносит пользу человеку, превращая лактат в пропионат, влияющий на работоспособность «хозяина», поскольку, в числе прочего, повышает частоту сокращений сердца и улучшает кислородный обмен, а также, возможно, препятствует развитию воспалений в мышцах.

«Такого рода отношения, как мне представляется, лежат в основе большинства взаимодействий между человеком и микробиомом, – поясняет Костич. – В конечном счете, отношения между ними носят такой вот взаимовыгодный характер». 

Микробиом, возможно, несет ответственность и за менее приятные особенности человеческой натуры, в том числе за такие психические состояния, как тревожность и депрессия. В 2016 году ученые из Ирландского национального университета в Корке опубликовали результаты изучения влияния микробиома на развитие депрессии. Исследователи разделили 28 лабораторных крыс на две группы. Экспериментальной группе пересадили трансплантаты кишечной микрофлоры от трех мужчин, страдающих тяжелой депрессией, а контрольной группе – от трех здоровых мужчин.

Оказалось, что кишечный микробиом людей, страдающих депрессией, повергал в депрессию и крыс. По сравнению с контрольными животными у них наблюдалась потеря интереса к деятельности, приносящей удовольствие (у крыс это определяют по тому, насколько часто они хотят пить сладкую воду), и повышенная тревожность, выражающаяся у них в стремлении избегать открытых или незнакомых участков лабораторного лабиринта.

Учитывая большую разницу между крысами и людьми, ученые отмечают, что их исследование – новое свидетельство того, что микробиом кишечника способен играть определенную роль в развитии депрессии. Рано или поздно, заявляют они, может настать день, когда с депрессией и другими подобными расстройствами будут бороться, в том числе, и прицельно уничтожая те или иные бактерии в организме человека.

7 важных фактов о микрофлоре :: Здоровье :: РБК Стиль

© Frank Flores/Unsplash

Автор Ирина Рудевич

03 июля 2020

Микробы в организме не появляются раз и навсегда. Их разновидности и количество меняются в зависимости от множества факторов. Учитывая это, проще поддерживать здоровье.

1. Микрофлора уникальна и изменчива

Бактерии заселяют организм при рождении — в утробе матери человек абсолютно стерилен. После появления на свет он начинает дышать воздухом и прикасаться к предметам. Родственники, друзья и другие люди, которые общаются с ребенком, передают ему часть своих уникальных бактерий, которые приживаются или нет. При этом одни — болезнетворные, из-за них происходят сбои в работе организма, другие — нужные и полезные. В совокупности они создают внутри человека микробиом. К трем годам ребенок знакомится с большей частью окружающих его бактерий, иммунная система интенсивно развивается. Микрофлора каждого человека уникальна, как отпечатки пальцев.

Ликбез о микробиоме от Американского музея естественной истории

2. Чем больше микробов, тем лучше

Бактерии живут везде, даже в глубоких водах и арктических льдах. Невозможно подсчитать их точное количество в организме человека, но в среднем ученые оценивают это число в несколько триллионов живых представителей различных видов. Это больше, чем звезд в Млечном Пути. Больше всего полезных бактерий у людей, которые питаются максимально разнообразно и при этом натуральными продуктами. Современным бактериям сложнее попадать к человеку с пищей, когда она подвергается чрезмерной обработке и содержит различные химикаты. Дезинфекция помещений также губительно сказывается на микробах.

© Kelly Sikkema/Unsplash

3.

Бактерии могут быть хорошими и плохими

Часть бактерий необходима человеку для поддержания здоровья и нормального функционирования организма. Иногда одни и те же микробы могут приносить и вред, и пользу. Например, Helicobacter pylori — бактерия, вызывающая язву желудка. Она присутствует в теле половины жителей планеты, но у большинства носителей нет симптомов заболевания. Инфекции, вызываемые этим микробом, лечат антибиотиками. «Есть много доказательств того, что Helicobacter имеет как биологические издержки, так и биологические преимущества», — говорит микробиолог Мартин Блейзер из медицинской школы Нью-Йоркского университета. Присутствие этого микроба в организме вредно для желудка и может вызывать симптомы рефлюкса, но полезно для горла.

4. Пробиотики лечат депрессию

Ученые годами изучали связь между кишечными бактериями и химическими веществами в мозге. Одно из исследований, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Science, проводилось на мышах. Грызуны получали лактобактерию Lactobacillus rhamnosus и проявляли меньше симптомов тревоги и нервных расстройств, ведущих к депрессивным состояниям. Полагают, что это произошло из-за гамма-аминомасляной кислоты, которая помогает регулировать эмоциональное поведение. Полезная бактерия содержится во многих кисломолочных продуктах, включая греческий йогурт. Поэтому стоит добавить его в рацион, если хотите повысить настроение и избавиться от тревожности.

Что такое психобиотики и как улучшить работу кишечника. Топ продуктов

5. Восстановить микрофлору непросто

Когда люди узнали, что бактерии помогают пищеварению и поддерживают иммунитет, многие начали искать способы заселить организм полезной микрофлорой. Это особенно актуально после лечения антибиотиками, когда наравне с болезнетворными бактериями гибнут нужные. По словам Мартина Блейзера, пробиотики хорошо продаются, но пользы от них немного. Дело в том, что невозможно с помощью пары продуктов восстановить микробиом из нескольких тысяч видов. Лучше всего работают аптечные препараты. После курса лечения антибиотиками лучше проконсультироваться с врачом и подобрать нужные средства для восстановления базовой микрофлоры, а не надеяться на кисломолочные продукты.

6. Микрофлора связана с аллергией

Исследователи из Копенгагена изучили медицинские карты и анализы 411 детей. Врачи утверждают, что те, у кого было меньше разнообразных бактерий в кишечнике, были более склонны к различным аллергическим реакциям. Не было обнаружено конкретного защитного штамма, который бы влиял на работу иммунитета. Но ученые отметили, что некоторые бактерии, например стафилококки, могут увеличивать риск аллергии. Это происходит из-за того, что они губительны для других представителей микробиома. Результаты исследования также показали, что разнообразие бактерий в кишечнике не связано с атопическим дерматитом или астмой.

7. Бактерии влияют на поведение

Микроорганизмы способны воздействовать не только на самочувствие и настроение человека, но и на его предпочтения. Интересное открытие сделали ученые Оксфордского университета. Они изучили влияние бактерии Toxoplasma gondii на людей, в том числе то, как они одеваются. Этот микроб заставляет крыс не бояться кошек, тем самым делая их легкой добычей. Мужчины, инфицированные бактерией, начинают пренебрежительно относиться к своему внешнему виду; у женщин этот показатель не так отчетливо выражен. При этом микроб влияет на социальное поведение: мужчины становятся склонными к нарушению правил, а у женщин проявляется чрезмерная общительность. Около трети людей во всем мире являются бессимптомными носителями Toxoplasma gondii и не догадываются об этом. Токсоплазмоз, болезнь, вызываемая этой бактерией, в большинстве случаев проходит легко. Исключения — беременные женщины (при заражении появляется риск для ребенка), люди и животные со сниженным иммунитетом. 

Значительный численный перевес бактерий в теле человека оказался мифом

Фотография: Eric Erbe / Christopher Pooley / USDA / ARS / EMU / Wikimedia Commons

Принято считать, что число бактериальных клеток, составляющих микрофлору нашего тела, вдесятеро превышает число собственных клеток организма. Однако новое исследование группы биологов из Израиля и Канады опровергает это популярное утверждение: микробных клеток в нас лишь немногим больше, чем человеческих, а после дефекации их может становиться даже меньше. Результаты новой работы проходят рецензирование, однако предварительно статья обнародована сервисом препринтов bioRxiv.

Авторы публикации отмечают, что «каноническое» отношение между числом клеток человеческой микрофлоры и самого организма 10:1 появилось уже более 40 лет назад. В 1972 г. такую оценку дал Томас Лаки (Thomas Luckey), указавший, что в одном только желудочно-кишечном тракте должно обитать около 100 триллионов бактерий. Последующие цифры так или иначе отталкиваются от расчетов Лаки, и сегодня считается общеизвестным, что наш организм состоит из порядка 10 триллионов эукариотических клеток и содержит на порядок больше прокариотических «жителей». Однако в последние годы эти цифры стали подвергаться сомнению со стороны некоторых специалистов.

Рассмотрев современные данные по количеству клеток человеческого тела и его микрофлоры, профессор израильского Университета Вайцмана Рон Мило (Ron Milo) и его коллеги решили, что этот скепсис более чем обоснован. Авторы пришли к выводу, что средний человек (вес 70 килограм, рост 170 сантиметров, возраст от 20 до 30 лет) должен содержать примерно 30 триллионов собственных и 39 триллионов бактериальных клеток. Соотношение получается совершенно иным, примерно 1,3:1. Эти цифры довольно приблизительны, и у разных людей могут отличаться на величину до 52 процентов, – но, все же, не на порядки. Более того, сомнительное численное преимущество бактерий в нашем организме легко теряется.

Еще Томас Лаки оценивал их количество по содержанию микробных клеток в фекалиях (100 миллиардов на грамм). Однако такая высокая концентрация бактерий имеется лишь в прямой кишке, заселенном плотнее других. И если Лаки умножал эту цифру на общий объем ЖКТ, то, по мнению Рона Мило и его коллег, она может быть применима лишь к прямой кишке, имеющей куда меньший объем. В результате количество микробов оказывается не столь большим, а при каждой дефекации их может выводиться так много, что баланс сил временно поменяется в пользу эукариотических клеток организма.

Как пишут авторы, среди собственных клеток абсолютное лидерство по количеству занимают мелкие многочисленные эритроциты и их гематопоэтические предшественники, на которые приходится около 24,9 трлн (84 процента) клеток нашего тела. Приводятся и данные по содержанию в нем бактерий. На миллилитр объема прямой кишки их содержится 10 по количеству, слюны – 100 миллиардов, тонкого кишечника – от 1 тысяч до 100 миллионов, в зависимости от отдела. Исключительно «густонаселен» зубной налет, однако объем этого вещества совсем невелик. Кроме того, на каждом квадратном сантиметре кожи обитают менее 10 миллионов бактерий.

В итоге по численности в микрофлоре нашего тела доминируют бактерии прямой кишки (по оценкам Мило и коллег, 100 триллионов на литр при объеме 0,4 литра), а в самом организме – эритроциты крови (5 триллионов на литр при объеме 5 литров). Это и дает отношение 1,3:1 – куда более умеренное, чем считалось до сих пор.

Роман Фишман

Жизнь с человеческой микробиотой · Границы для молодых умов

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 необходимо 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 своими 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, в носу, 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 означает, что они обычно не причиняют никакого вреда. Когда микроорганизм вызывает болезнь, это называется инфекцией.

• Рисунок 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?

Населяют бактерии во время рождения. В процессе родов и сразу после рождения мы получаем первые микроорганизмы.Младенцы получают микроорганизмы от мамы во время родов, когда они проходят через влагалище или при контакте с кожей мамы, если роды производятся путем кесарева сечения. Лактобациллы, тип бактерий, которые считаются одними из «хороших парней», живут во влагалище матери и колонизируют кишечник ребенка, помогая переваривать молока, которое содержит сахар, называемый лактозой. Если ребенок рождается путем кесарева сечения, лактобациллы не сразу становятся 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 месяца. 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 пьет смесью. 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, кладут 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 (естественного или кесарева сечения). 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, называемой бактериальной инфекцией . В какой-то момент вашей жизни вы, вероятно, перенесли инфекцию, которую лечили 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, отгоняя вредные бактерии, вызывающие 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 .

Несмотря на то, что в большинстве случаев они безвредны или даже полезны, в определенных условиях некоторые бактерии, входящие в состав микробиоты человека, могут нанести 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 наибольшую 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 переваривать пищу 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 также может 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 (рис. 3).Ты хочешь быть здоровым? Тогда вам нужно позаботиться о ваших дружественных кишечных бактериях. Как ты можешь это сделать?

Уход за кишечной микробиотой

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 нашей кишечной микробиоты. Некоторым нашим микробам нужны овощи, волокна бобов, нута, крупы, темный хлеб, семена и коренья. Эти типы продуктов называются пребиотиками , и они помогают 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 заменить утраченную полезную микробиоту. Пробиотики — это живые бактерии, которые полезны для нас, уравновешивают наши хорошие и плохие кишечные бактерии, помогают переваривать пищу 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 детские смеси 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 действуют 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 большое количество 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 соблюдайте здоровую и сбалансированную диету и никогда не забывайте добавлять в тарелку немного зеленого, оранжевого и красного: сделайте тарелку яркой. С помощью этих советов вы сможете наилучшим образом позаботиться о своей микробиоте!

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 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. В., 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, которые ранее были невозможны 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 идентифицировать 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 идентифицировать 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 предоставляют 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« Микробиом человека »».

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 медицины, доктор философии, 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 является нормальным 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, ответственных 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 то, 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 из 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 от лихорадочных детей содержали в пять раз больше вирусной ДНК, чем дети без лихорадки, и вирусная ДНК была от более широкого круга видов.Предыдущие исследования показали, что вирусы имеют 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 заболеваниям — это весь смысл проекта« Микробиом человека », — сказала Барбара Мете, доктор философии из Института Дж. Крейга Вентера, Роквилл, штат Мэриленд, и ведущий соавтор статьи в Nature о рамки для текущих и будущих исследований микробиома человека. «Теперь, когда мы понимаем, как выглядит нормальный микробиом человека, мы должны 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, вопрос 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 микробиома человека управляется Национальным институтом исследования генома человека в партнерстве 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 исследования здоровой когорты 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 НИАИД
301-402-1663

Управление стратегической координации NIH / DPCPSI
301-435-5840

NIH Office of Communications
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 появляющихся 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 медицинское исследовательское агентство, 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 ^®

###

Микробы и болезни | Микробы и организм человека

Несколько вредных микробов, например менее 1% бактерий, могут проникнуть в наше тело (хозяина) и вызвать у нас болезни. Микробы вызывают инфекционные заболевания, такие как грипп и корь.

Есть также убедительные доказательства того, что микробы могут способствовать развитию многих неинфекционных хронических заболеваний, таких как некоторые формы рака и ишемической болезни сердца.Различные заболевания вызываются разными типами микроорганизмов. Микробы, вызывающие заболевание, называются патогенами.

Инфекционная болезнь	Микроб, вызывающий заболевание	Вид микроба
Холодный	Риновирус	Вирус
Ветряная оспа	Ветряная оспа	Вирус
Немецкая корь	Краснуха	Вирус
Коклюш	Bordatella pertussis	Бактерия
Бубонная чума	Yersinia pestis	Бактерия
ТБ (туберкулез)	Mycobacterium tuberculosis	Бактерия
Малярия	Plasmodium falciparum	Простейшие
Стригущий лишай	Trichophyton rubrum	Гриб
Стопа спортсмена	Trichophyton mentagrophytes	Гриб

Важно помнить, что:

• Патоген — это микроорганизм, который потенциально может вызывать заболевание.
• Инфекция — это инвазия и размножение патогенных микробов у человека или популяции.
• Болезнь — это когда инфекция вызывает повреждение жизненно важных функций или систем человека.
• Инфекция не всегда приводит к болезни !

Чтобы вызвать инфекцию, микробы должны проникнуть в наш организм. Сайт, на который они входят, известен как входной портал.

Микробы могут попасть в организм через четыре участка, перечисленных ниже:

• Дыхательные пути (рот и нос) e.грамм. вирус гриппа, вызывающий грипп.
• Желудочно-кишечный тракт (ротовая полость) напр. Холерный вибрион , вызывающий холеру.
• Урогенитальный тракт напр. Escherichia coli , вызывающая цистит.
• Повреждения на поверхности кожи, например, Clostridium tetani , вызывающий столбняк.

Чтобы нас заболели микробы должны:

• достигают своего целевого участка в теле;
• прикрепляются к целевому сайту, который они пытаются заразить, чтобы их не вытеснили;
• быстро размножаются;
• получают свои питательные вещества от хозяина;
• избегает атак иммунной системы хозяина и переживает их.

• Иммунная система

  Инфекцию можно рассматривать как битву между вторгающимися патогенами и хозяином. Как работает иммунная система?

• Пути передачи

  Узнайте, как можно заразить микробы и передать их другим.

• Вакцинация

  Просто выстрел в руку — что делают вакцины?

• Антибиотики

  Антибиотики — мощные лекарства, которые борются только с бактериальными инфекциями.

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.

Стафилококк
эпидермис

Ваше тело переполнено микроорганизмами, включая бактерии, грибы, 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. Всего у вас около 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 производят слизь, и на нее прилипают чужеродные микробы. Эти средства защиты вместе с вашей 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 миллиардов микробов во всем вашем теле подавляющее большинство обитает 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 тоже очень интересны с точки зрения микробов. Особый интерес микробиологов вызывают женские гениталии. Уникальная среда влагалища не может быть найдена где-либо еще на теле. Эта хозяйка предлагает место для самых разных микробов. Сюда входят 300 видов бактерий, в первую очередь молочнокислых бактерий.

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, в том числе много 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

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

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, которые содержит ваша микробиота, однако в просторечии эти два термина часто используются как синонимы.

Погодите, разве микробы не опасны?

Это что-то вроде спектра: 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 сахара, содержащиеся 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 наших клеток питательными веществами и предотвращение колонизации вредоносными бактериями и вирусами.

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

Частично. Но все гораздо сложнее. «Это все еще немного спорно, но по большей части считается, что мы бесплодны, когда находимся в утробе матери, и когда мы рождаемся, когда мы выходим через родовые пути от наших мам, мы получаем эти передаточные 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 по-другому», — 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 на протяжении всей нашей жизни.

Кажется, микробы есть везде — о скольких мы говорим?

С 1970-х годов число микробов превышает количество наших собственных клеток примерно в 10 раз. Но исследование, проведенное в 2016 году, показывает, что на самом деле микробные клетки и человеческие клетки сосуществуют примерно в соотношении 1,3 к одному — предполагая, что они лишь немного превосходят по численности наши собственные клетки, 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 эту шутку, 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, каждая из которых имеет 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 станут частями человека, как и транспозоны, но не кишечные микробы, и ни протезы конечностей, ни будущие плоды», — 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, отличные друг от друга 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 в Институте 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 от тревоги 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 эффективности препарата для профилактики ВИЧ, наносимого во влагалище.

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 радует, 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 ». Когда дело доходит до 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 научно.

Что касается ожирения, то кишечные микробы могут влиять на вещи несколькими способами, в том числе через аппетит, образование газов, эффективность употребления пищи, а также влияние на иммунную систему и воспаление.

Есть несколько механизмов, влияющих на настроение. Один из них 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?

Следует 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 с мышами все не так просто — эффекты не всегда одинаковы для обоих полов и могут различаться для разных линий мышей.

И есть 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 первостепенное значение, но микробы были первыми».

Влияет ли что-либо из этого на пациентов?

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 исследования микробиома могут 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 еще далеко, Крайан считает, что для врачей станет обычным делом следить за составом микробиомов пациентов.«Я лично считаю, что медицина на основе бактерий или микробиома — 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 инулин клетчатки, на которых могут процветать полезные микробы, а вторые — это сами микробы, которые считаются полезными для здоровья, например, Lactobacillus и Bifidobacterium видов.

В то время как и пребиотики, и пробиотики можно принимать в качестве добавок, стоит ли вам раскошелиться на них — другой вопрос: мало рекомендаций о том, какие пребиотики или пробиотики следует употреблять 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. Одна из загадок заключается в том, как и почему разные штаммы бактерий имеют разные эффекты, в то время как исследователи также проводят исследования, чтобы изучить, как микробиом влияет на нашу реакцию на пищу и как разные диеты могут изменять микробиом. Также существует необходимость взять больше захватывающих результатов исследований на мышах и исследовать их на людях, предпочтительно с помощью рандомизированных контрольных испытаний.

Дополнительная литература:

Я содержу множество, Эд Йонг

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

Психобиотическая революция, Скотт Андерсон, Джон Крайан и Тед Динан

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

Иллюстрации: Пит Гэмлен

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.

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 спорят об истинном соотношении человеческих клеток и микроорганизмов в среднем организме. Оценки колебались, но последнее исследование, посвященное этому вопросу, появившееся в PLOS Biology в 2016 году, предполагает, что в нашем теле и на нем, вероятно, столько же микроорганизмов, сколько в человеческих клетках.

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, присутствующих в разных местах на теле человека или внутри него.

Микробиом человека состоит из разнообразной микробиоты: совокупности сообществ микроорганизмов, распространяющихся 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 равновесии.

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 группы или роды бактерий из филы Firmicutes , такие как Lactobacillus , который известен своим положительным влиянием на здоровье.

С другой стороны, некоторые виды Firmicutes могут быстро вызвать заболевание, 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, тип Actinobacteria включает виды Bifidobacterium bifidum , которые обычно полезны для здоровых людей.

Однако этот список ни в коем случае не является исчерпывающим. 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 микробиоту кишечника как дополнительную систему органов», — сказал специалист по инфекционным заболеваниям д-р.Элизабет Хохманн 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 болезни. Они относятся к типу, называемому «бактериофагами» — буквально «поедатели бактерий», — которые помогают поддерживать микробный баланс, беря 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 прилипают, например, щеки, языка или зубов.

Микробиота полости рта содержит 12 типов бактерий — Firmicutes , Fusobacteria , Proteobacteria , Actinobacteria , Bacteroidetes , Chlamydiae , Chlamydiae , Sy, Chlamydiae , , 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 насчитывается 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».

Кроме 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 в урологии » 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 мочевых путей могут варьироваться в зависимости от возраста, уровня сексуальной активности и от того, вступил ли человек в менопаузу.

Если исследователи все еще мало знают о микробиоте женских мочеполовых органов, они, кажется, еще меньше знают о микробиоте мужских мочеполовых органов.

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 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 грибов.

Обзор, опубликованный в журнале Nature Reviews Microbiology в 2018 году, объясняет, что бактериальные популяции 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, кажутся довольно последовательными по составу, независимо от типа кожи, на которой они обитают.

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 стоп.

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

Бактерии на коже могут предотвращать вторжение патогенов и способствовать развитию болезней, 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 присутствует по крайней мере пять бактериальных типов и 59 родов.

Преобладающими родами бактерий являются: Pseudomonas, Propionibacterium, Bradyrhizobium, Corynebacterium, Acinetobacter, Brevundimonas, Staphylococci, Aquabacterium, Sphingomonas, Streptococcus, Streptophyta , Streptophyta , 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, количество бактерий Haemophilus и Neisseria увеличивается, 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 — сложная система, и исследователи продолжают узнавать больше о ее важной роли в здоровье человека и болезнях.Забегая вперед, ученые стремятся глубже погрузиться в тайны этого микромира.

Микробиом человека | Британника

Микробиом человека , полный набор микроорганизмов (микробиота), которые живут в организме человека и в организме человека, и, в частности, набор микробных геномов, которые вносят вклад в более широкий генетический портрет или метагеном человека. Геномы, составляющие микробиом человека, представляют собой удивительно разнообразный набор микроорганизмов, который включает бактерии, археи (примитивные одноклеточные организмы), грибы и даже некоторые простейшие и неживые вирусы.Бактерии, безусловно, являются наиболее многочисленными членами микробиома человека: только бактериальная популяция оценивается от 75 до 200 триллионов отдельных организмов, в то время как все человеческое тело состоит примерно из 50-100 триллионов соматических (телесных) клеток. Обилие микробов предполагает, что человеческое тело на самом деле является «надорганизмом», совокупностью человеческих и микробных клеток и генов и, следовательно, смесью человеческих и микробных признаков.

Открытие микробиома человека

Первые научные доказательства того, что микроорганизмы являются частью нормальной системы человека, появились в середине 1880-х годов, когда австрийский педиатр Теодор Эшерих обнаружил тип бактерий (позже названный Escherichia coli ) в кишечной флоре здоровых детей и детей, пораженных диарейное заболевание.В последующие годы ученые описали ряд других микроорганизмов, выделенных из человеческого тела, в том числе в 1898 году вид Veillonella parvula , бактериальный представитель флоры полости рта, пищеварительной системы, мочевыводящих путей и верхних дыхательных путей, а в 1900 г. — бифидобактерии. представители кишечной флоры. На протяжении 20 века ряд других микроорганизмов был выделен из носовых ходов, ротовой полости, кожи, желудочно-кишечного тракта и урогенитального тракта и охарактеризован как часть микробиоты человека.Хотя эта группа организмов была концептуализирована по-разному с момента ее открытия, концепция человеческого микробиома и, следовательно, интенсивное его изучение, были разработаны в первую очередь в первом десятилетии 21-го века.

Streptococcus mutans ; микробиом человека

Streptococcus mutans является частью нормального бактериального сообщества ротовой полости человека. Однако это также способствует разрушению зубов.

© Катерина Кон / Shutterstock.com

Знания о микробиоме человека значительно расширились после 2007 года, когда был осуществлен проект по микробиому человека (HMP) — пятилетняя международная попытка охарактеризовать микробные сообщества, обнаруженные в организме человека, и определить роль каждого микроорганизма в здоровье и болезнях. был запущен.В рамках проекта использовалась снижающаяся стоимость технологии полногеномного секвенирования, которая позволяет идентифицировать организмы по образцам без необходимости их культивирования в лаборатории; технология также облегчает процесс сравнения последовательностей ДНК микроорганизмов, выделенных из разных частей человеческого тела и от разных людей. За первые три года проекта ученые открыли новых представителей микробиоты человека и охарактеризовали почти 200 различных видов бактерий.

Разнообразие микроорганизмов

По некоторым оценкам, микробиота человека может состоять в общей сложности из 900 или 1000 различных видов микроорганизмов, что составляет чрезвычайно разнообразную коллекцию микробных геномов. Это разнообразие проявляется в различиях микробного состава не только от одного человека к другому, но также и между соответствующими частями тела, такими как правая и левая руки, одного и того же человека. Например, как показало одно исследование, на типичной ладонной поверхности руки может находиться более 150 различных видов бактерий, только 17 процентов из которых являются общими для обеих рук одного и того же человека, и только 13 процентов из которых являются общими для разных людей. .

Enterococcus faecalis ; микробиом человека

Бактерия Enterococcus faecalis , обнаруженная в кишечнике человека, является членом разнообразного сообщества видов микробов, составляющих микробиом человека.

Проект по микробиому человека / Национальные институты здравоохранения Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Кишечник человека — это еще одно место, характеризующееся высокой степенью разнообразия и численности микробиома.В исследовании 124 человек из Европы ученые выделили около 3,3 миллиона микробных генов. Многие из этих генов представляют собой часто встречающиеся виды кишечных бактерий, по крайней мере, 160 из которых, как полагают, обитают в кишечнике каждого человека. Идентификация таких часто встречающихся видов в популяциях имеет фундаментальное значение для определения так называемых общих бактериальных ядер, которые позволяют ученым исследовать взаимодействие человеческого микробиома с такими факторами, как диета, культура и генотип (генетический состав).

Роль микробиоты человека

Большинство представителей человеческой микробиоты приносят пользу людям, наделяя их чертами, которыми они в противном случае не обладали бы. Некоторые микроорганизмы, обнаруженные в кишечнике человека, например, получают питательные вещества из съеденной пищи в обмен на помощь в расщеплении пищи или предотвращение колонизации кишечника вредными бактериями. Однако в микробиоте человека есть много микроорганизмов, которые тесно связаны с патогенными (вызывающими заболевания) организмами или сами способны стать патогенными.Примеры включают бактериальные виды из родов Staphylococcus , Streptococcus , Enterococcus , Klebsiella , Enterobacter и Neisseria .

Золотистый стафилококк ; Микробиом человека

Бактерия Staphylococcus aureus обнаруживается на коже здоровых людей, что делает ее членом нормальной микробиоты человека. Однако определенные штаммы S. aureus являются основными возбудителями раневых инфекций, фурункулов и других кожных инфекций человека и являются частыми причинами пищевых отравлений.

A.W. Ракоши / Британская энциклопедия, Inc.

Изучить эксперимент, демонстрирующий преимущества трансплантации микробиоты при лечении инфекции Clostridium difficile

Преимущества терапии трансплантацией микробиоты при лечении инфекций, вызванных Clostridium difficile , в кишечнике человека.

© MinuteEarth (издательский партнер Britannica) См. Все видео к этой статье

Инфекция Clostridium difficile служит полезным примером для иллюстрации значимости взаимосвязи между микробиомом человека и здоровьем и болезнью. Инфекция C. difficile , которая характеризуется тяжелой рецидивирующей диареей, спазмами в животе и тошнотой, чаще всего встречается у лиц, которые проходят курс лечения антибиотиками в больнице. Антибиотики убивают или подавляют размножение патогенных бактерий и при этом вызывают драматические изменения в нормальных микробных сообществах человека, так что ранее созданные колонии могут быть вытеснены колониями различных и потенциально патогенных видов. В случае C.difficile , исследователи обнаружили, что инфекцию можно эффективно лечить с помощью трансплантации фекалий или стула, при которой фекальный материал от здорового человека передается пациенту, тем самым восстанавливая популяции полезной микробиоты кишечника.

Ученые, изучающие ожирение, обнаружили повышенную численность бактерий Prevotella и Firmicutes и метаногенных (метанпродуцирующих) архей у лиц с ожирением по сравнению с людьми с нормальным весом и лицами, перенесшими операцию шунтирования желудка.Ученые подозревают, что эти микроорганизмы более эффективно собирают углеводы из пищи, чем те типы микроорганизмов, которые доминируют в кишечной флоре людей с нормальным весом. Дополнительные питательные вещества откладываются в организме в виде жира.

Ожидается, что продолжающееся исследование микробиома человека продолжит проливать свет на фундаментальные аспекты физиологии человека и, в частности, на питание человека. Лучшее понимание потребностей в питании может привести к изменениям в диетических рекомендациях и в производстве продуктов питания.Кроме того, информация о микробиоме человека может привести к разработке новых диагностических методов и методов лечения различных заболеваний человека, а также к разработке промышленных продуктов на основе веществ (например, ферментов), которые производятся членами микробиота человека.

Кара Роджерс

Узнайте больше в этих связанных статьях Britannica:

• бактерий

  Бактерии, любые из группы микроскопических одноклеточных организмов, которые обитают в огромных количествах почти во всех средах на Земле, от глубоководных жерл до глубоких глубин Земли и пищеварительного тракта человека.…

• архей

  Археи (домен архей), любой из группы одноклеточных прокариотических организмов (то есть организмов, в клетках которых отсутствует определенное ядро), которые имеют различные молекулярные характеристики, отделяющие их от бактерий (другой, более заметной группы прокариот), как а также от эукариот (организмов, в том числе растений и животных, клетки которых содержат…

• гриб

  Грибок, любой из примерно 144 000 известных видов организмов царства грибов, включая дрожжи, ржавчину, головню, плесень, плесень и грибы.