Микробиом человека: как он работает?

Многие люди думают, что бактерии внутри человеческого организма являются причиной развития заболеваний. На самом деле, внутри нас живут миллиарды полезных бактерий. Так, бактерии формируют микробиом, внутреннюю экосистему, которая отвечает за здоровье кишечника и крепкий иммунитет.

Что же из себя представляет микробиом, и почему он так важен? Давайте это выясним.

Что такое микробиом человека?

У каждого из нас внутри тела есть сложная экосистема бактерий, называемая микробиомом. Она определяется как «сообщество микроорганизмов». В нее входит большое разнообразие видов бактерий, которые населяют нашу пищеварительную систему.

По данным факультета химии и биохимии в Университете Колорадо, США, «человеческая микрофлора состоит из 10-100 трлн симбиотических микробиологических клеток, прежде всего, из бактерий в кишечнике. Человеческий «микробиом» состоит из генов, которые эти клетки содержат».

Каждый отдельный микробиом иногда называют «генетическим следом», так как он помогает определить наш уникальный ДНК, наследственный фактор, предрасположенность к заболеваниям, тип тела, оптимальный вес и многое другое. Бактерии, составляющие микробиом, могут присутствовать везде, даже на поверхности тела, на вещах, которые мы трогаем, или в окружающей среде, с которой контактируем.

Микробиом не является каким-либо органом, расположенным в конкретном месте; он участвует во множестве процессов, связанных с различными функциями организма. Даже само слово «микробиом» говорит о его важности: «микро» означает «маленький», а «биом» означает среду обитания живых существ.

Некоторые ученые говорят, что до 90% всех заболеваний так или иначе связаны с кишечником и здоровьем микробиома. Хотите верьте, хотите нет, но Ваш микробиом является домом для триллионов разнообразных микроорганизмов, которые в разной степени помогают управлять почти всеми функциями человеческого тела. Важность нашего кишечного микробиома невозможно переоценить: Ухудшение состояния кишечника может спровоцировать появление синдрома дырявого кишечника и аутоиммунные заболевания, а также такие нарушения, как артрит, деменция, заболевания сердца и рак. Даже способность к зачатию и продолжительность жизни в значительной степени зависят от баланса существ, живущих в нашем кишечнике.

Мы формируем микробиом на протяжении всей нашей жизни. Он также адаптируется к изменениям в окружающей среде. Так, питание, сон, бактерии, влияющие на нас извне, и стресс воздействуют на состояние микробиоты.

Питание для улучшения микробиома

Ваш рацион питания играет важную роль в состоянии кишечника и поддержания здорового микробиома. Исследования за последние несколько десятилетий показали прочную взаимосвязь между микробиотой человека, пищеварением, весом и обменом веществ. В ходе анализа добровольцев и еще 59 видов млекопитающих были выявлены значительные различия в микробиоме, которые зависели от рациона питания.

У этого факта есть и обратная сторона: состояние кишечника может влиять на усвоение питательных веществ из пищи и накапливание жира. Кишечная микробиота, по-видимому, играет важную роль в развитии ожирения, а изменения культур бактерий в кишечнике могут привести к изменениям в состоянии здоровья и веса всего лишь за несколько дней. Так, когда худым стерильным мышам пересаживали микробиоту кишечника от обычных толстых мышей, они быстро накапливали жир, при этом даже не увеличивая потребление пищи. Это связано с тем, что их кишечные микробы влияли на выработку гормонов (например, инулина), усвоение питательных веществ и накапливание жира (жировой ткани).

Вот почему так важно бороться с воспалением и поддерживать здоровье кишечника. Но как это сделать?

К продуктам, стимулирующим воспаление, относятся:

• Рафинированные растительные масла (рапсовое, кукурузное и соевое масла с высоким содержанием провоспалительных омега-6 жирных кислот)
• Пастеризованные молочные продукты (распространенные аллергены)
• Рафинированные углеводы и обработанные злаковые продукты.
• Обычное мясо, домашняя птица и яйца (с высоким содержанием омега-6 из-за кормления животных кукурузой и дешевыми ингредиентами, которые влияют на их микробиом)
• Добавленный сахар (присутствует в большинстве снеков, хлебе, консервах, сухих завтраках, приправах и т. д.)
• Трансжиры/гидрогенизированные жиры (используемые в полуфабрикатах и обработанных продуктах)

С другой стороны, существуют продукты питания, которые помогают уменьшить воспаление и увеличить количество полезных бактерий в кишечнике. Продукты с высоким содержанием антиоксидантов помогают уменьшить повреждение кишечника, вызванное оксидативным стрессом и подавить слишком активную иммунную систему, которая защищает здоровые клетки. Противовоспалительные продукты, которые должны составлять основу Вашего рациона, включают:

• Свежие овощи (все виды): содержат большое количество фитонутриентов, которые снижают уровень холестерина, триглицериды и борются с симптомами ревматоидного артрита, болезни Альцгеймера, рака, сердечно-сосудистых заболеваний и диабета. Старайтесь ежедневно потреблять 4-5 порций разнообразных овощей. К наиболее полезным относятся свекла, морковь, крестоцветные овощи (брокколи, белокочанная капуста, цветная капуста и кале), темная листовая зелень (листовая капуста, шпинат), лук, горох, листья салата, морские водоросли и тыква.
• Цельные фрукты (не сок): содержат различные антиоксиданты, например, ресвератрол и флавоноиды, которые связаны с профилактикой онкологических заболеваний и поддержанием работы головного мозга. В день рекомендовано съедать три или четыре порции свежих фруктов, особенно яблок, ежевики, черники, вишни, нектаринов, апельсинов, груш, розового или красного грейпфрута, слив, граната, или клубники.
• Пряности, специи и чай: куркума, базилик, имбирь, орегано, тмин и другие специи, а также зеленый чай и органический кофе в умеренном количестве.
• Пробиотики: продукты с пробиотиками содержат полезные бактерии, которые населяют Ваш кишечник и борются с вредоносными микроорганизмами. Попробуйте включить в свой рацион такие продукты, богатые пробиотиками, как йогурт, чайный гриб, квас, кефир и квашеные овощи.
• Дикая рыба, яйца от кур свободного выгула и мясо скота свободного выпаса: эти продукты содержат больше омега-3 жирных кислот, чем обычные яйца и мясо; они также являются богатым источником белка, полезных жиров и таких питательных веществ, как цинк, селен и витамины группы В.
• Полезные жиры: органическое сливочное масло, кокосовое масло, оливковое масло Extra Virgin, семена и орехи.
• Злаки и бобовые: желательно пророщенные и 100% неочищенные. В день рекомендовано употреблять не более 2-3 порций. Лучше всего, если это будут фасоль анасази, фасоль адзуки, черная фасоль, черноглазый горох, нут, чечевица, черный рис, амарант, гречка, лебеда.
• Красное вино и темный шоколад/какао в умеренных количествах: несколько раз в неделю или небольшое количество каждый день.

Как поддерживать здоровый микробиом

1. По возможности откажитесь от приема антибиотиков

Антибиотики помогают быстро справиться со множеством заболеваний. Однако они уничтожают не только плохие, но и хорошие бактерии, снижая таким образом иммунитет и повышая риск появления инфекций, аллергий и других заболеваний. Конечно, в некоторых случаях они действительно спасают нам жизнь. Но правда в том, что ими часто злоупотребляют.

Со временем опасные бактерии могут стать устойчивыми к антибиотикам, а значит лекарствам будет труднее с ними справиться. Перед приемом антибиотиков узнайте у Вашего лечащего врача о возможных последствиях для организма и других, альтернативных, методах лечения.

2. Избегайте стресса и уделяйте время спорту

Стресс препятствует работе иммунитета, так как организм направляет всю свою энергию на то, чтобы справиться с беспокойством (опасностью), «забывая» об инфекциях. По этой причине хронический стресс может значительно ухудшить качество жизни. Когда организм думает, что встретился с серьезной опасностью, бросая на борьбу с ней все свои силы, мы становимся более уязвимы к инфекциям и испытываем ухудшение симптомов с развитием воспаления.

Стресс заставляет иммунные соединения цитокины усугублять воспалительные реакции, которые повреждают здоровые клетки. Физическая нагрузка поможет естественным образом избавиться от стресса, уменьшит воспаление, нормализует гормональный фон и укрепит иммунную систему.

3. Начните прием пищевых добавок

Коэнзим Q-10, каротиноиды, рыбий жир с омега-3, селен и антиоксиданты (витамины С, D и Е) блокируют действие свободных радикалов и защищают микробиоту кишечника.

Нарушения микробиоты

Как и в экосистеме нашей планеты, при изменениях среды микроиома меняются и микроорганизмы, населяющие ее. Микробы в кишечнике взаимодействуют друг с другом, их количество зависит от окружающей среды, которую формирует питание, образ жизни, принимаемые лекарственные препараты и экология. Прежде всего, при возникновении воспаления кишечный микробиом определяет, будете ли Вы иметь дело с различными заболеваниями.

Исследования показывают, что противовоспалительный образ жизни защищает нейроны головного мозга, нормализует баланс гормонов, борется с формированием опухолей и улучшает настроение. Удивительно, но состояние кишечника влияет даже на настроение и уровень энергии. Полезные бактерии способствуют работе нейромедиаторов, которые превращают их в натуральные антидепрессанты и противотревожные организмы. Вместо того, чтобы принимать противовоспалительные препараты для борьбы с такими недугами, как артрит и заболевания сердца, намного безопаснее естественным образом уменьшить воспаление.

Неправильный баланс бактерий в кишечнике связан со множеством заболеваний, в частности:

• Аутоиммунные заболевания (артрит, воспалительное заболевание кишечника, болезнь Хашимото и т. д.). Аутоиммунные нарушения появляются, когда иммунная система организма атакует собственные здоровые клетки. Воспаление и аутоиммунные реакции в значительной степени происходят из-за чрезмерной активности иммунитета и нарушенного микробиома кишечника. Синдром дырявого кишечника возникает при появлении на поверхности кишечника небольших отверстий, через которые крошечные частицы проникают в кровоток и вызывают аутоиммунный каскад.

• Нарушения работы мозга/когнитивные расстройства (болезнь Альцгеймера, деменция и т. д.). Воспаление в значительной степени связано с когнитивными отклонениями, в то время как противовоспалительные меры улучшают память, увеличивают продолжительность жизни и работу мозга. Мы знаем, что существует множество нейрохимических и нейрометаболических путей между центральной нервной системой/мозгом и микробиомом/пищеварительным трактом. Различия в микробиоме может быть одним из наиболее важных факторов, определяющих развитие когнитивных нарушений в более позднем возрасте. Исследование 2017 года, проведенное Университетом Пенсильвании, США, обнаружило взаимосвязь между микробиомом кишечника и формированием кавернозной мальформацией головного мозга, которая может привести к инсульту и судорогам. Ученые отметили, что у мышей активация TLR4, рецептора липополисахарида (бактериальной молекулы), на эндотелиальных клетках головного мозга, с помощью липополисахаридов ускоряет образование мальформаций. Когда мышей затем наблюдали в безмикробной среде, образование мальформаций значительно сократилось, что говорит о влиянии плохих бактерий и микробиома на церебральные кавернозные мальформации.

• Онкологические заболевания. Множество исследований показало взаимосвязь между состоянием кишечника и защитой от повреждения свободными радикалами, которое может стать причиной появления рака мозга, молочной железы, толстой кишки, простаты, поджелудочной железы и желудка. Микробы влияют на наши гены. Это означает, что они могут как провоцировать воспаление и рост новообразований, так и укреплять иммунитет и естественным образом лечить рак. Противовоспалительный образ жизни может помочь уменьшить выраженность побочных эффектов лечения рака (например, химиотерапии).

• Хроническая усталость и боль в суставах. Некоторые бактерии, присутствующие в нашем пищеварительном тракте, способствуют ухудшению состояния суставов и тканей. Исследование показало, что правильная кишечная среда помогает уменьшить риск появления суставной боли, отека и скованности движений у людей, страдающих остеоартритом и воспалением суставов. Некоторые исследования обнаружили, что пациенты с псориатическим артритом (типом аутоиммунного заболевания суставов) имеют значительно меньше кишечных бактерий определенного типа. А у пациентов с ревматоидным артритом в кишечнике, как правило, присутствуют другие, характерные, культуры микроорганизмов.

• Перепады настроения (депрессия, тревожность). Когда-нибудь слышали о взаимосвязи между кишечником и головным мозгом? Вот как она работает: Ваш рацион питания влияет на микробиом и работу нейромедиаторов, а, следовательно, на количество энергии, самочувствие и способность справляться со стрессом. Пищевые изменения за последнее столетие (в том числе изменения в ведении сельского хозяйства, применение пестицидов и гербицидов, снижение общей питательности продуктов) способствуют появлению ментальных расстройств, например, депрессии. Низкая питательность, воспаление и оксидативный стресс влияют на нейромедиаторы дофамин, норэпинефрин и серотонин, Эта система работает в двух направлениях: дисбаланс микробиоты приводит к ухудшению настроения, а сильный стресс повреждает кишечник и приводит к гормональному сбою. Исследование 2017 года показало связь между состоянием кишечника и депрессией. В исследовании участвовали 44 взрослых добровольца с синдромом раздраженного кишечника и умеренной тревожностью или депрессией. Половина из них ежедневно принимала пробиотик Bifidobacterium longum NCC3001, а другая - плацебо. Шесть недель спустя 64% пациентов, получавших пробиотик, сообщили об уменьшении депрессии. Среди участников с плацебо улучшения заметили лишь 32%.

• Проблемы с обучаемостью (аутизм, СДВГ). Наш организм представляет собой группу взаимосвязанных систем, и все, что попадает внутрь или воздействует на каждую из них, влияет на весь организм в целом: его рост, развитие и умственные способности. СДВГ и другие нарушения обучаемости связаны с плохим микробиомом, особенно у младенцев и детей. Мы до сих пор продолжаем узнавать, как бактерии, обитающие в кишечнике, влияют на наше развитие, когнитивные функции, личность, настроение, сон и пищевые привычки. По-видимому, существует некая связь между питанием и психическими расстройствами через метаболиты пищевых компонентов и ферменты, закодированные в нашем человеческом геноме. Одним из наиболее важных факторов поддержания ментального здоровья может быть создание здорового микробиома с рождения. Примечательно, что ему уже способствуют естественные роды и грудное вскармливание, во время которого кишечник новорожденного «заселяют» здоровые бактерии матери.

• Бесплодие и осложнения во время беременности. Мы начинаем создавать свой микробиом уже в момент своего рождения, и окружающая среда продолжает влиять на бактерии внутри нас до конца нашей жизни. По мере того как мы стареем и меняемся, меняется и наша микробиота. Это одновременно и хорошая, и плохая новость. Дело в том, что некоторые из нас уже находятся в невыгодном положении, если в молодом возрасте подвергались воздействию большого количества плохих бактерий, антибиотиков или не получали хороших бактерий через грудное молоко матери. А ведь здоровая беременность, естественные роды и роды и период грудного вскармливания могут заложить основу для сильной иммунной системы.

• Аллергия и астма. Некоторые полезные бактерии уменьшают воспаление и, как следствие, уменьшают тяжесть аллергических реакций, пищевых аллергий, астмы и инфекций дыхательных путей. А это означает более сильную защиту от сезонных или пищевых аллергий, облегчение кашля, простуды, гриппа или боли в горле. Противовоспалительная диета помогает предотвратить склонность к синдрому дырявого кишечника, выводить мокроту и слизь из легких или носовых проходов, облегчая дыхание.

Принцип действия

Удивительно, но в теле человека примерно в 10 раз больше микроорганизмов, чем клеток, формирующих сам организм! Микробы обитают как внутри, так и снаружи нашего тела, их особенно много в кишечнике, пищеварительном тракте, половых органах, в ротовой и носовой полостях. Какой микробиом считается здоровым, а какой нет? Все зависит от баланса «плохих» и «хороших» бактерий.

Нам нужно, чтобы в кишечнике было как можно больше полезных организмов по сравнению с вредными, чтобы организм оставался устойчивым к действию последних. К сожалению, такие факторы, как плохое питание, сильный стресс и воздействие токсинов из окружающей среды, способствуют появлению в микробиоме потенциально опасных бактерий, грибков, дрожжей и патогенов. Большое количество патогенных бактерий и недостаток защитных организмов повреждают микробиоту.

Человеческий микробиом является домом не только для бактерий. В нем также находятся различные человеческие клетки, вирусные штаммы, дрожжи и грибки. Однако бактерии, по-видимому, являются наиболее важными «элементами», когда речь идет о контроле иммунитета и воспаления. На сегодняшний день ученые выделили более 10 000 различных видов микробов, живущих в организме человека, и каждый из них имеет свой набор ДНК и определенные функции. Нам еще многое предстоит узнать о том, как каждый штамм бактерий влияет на различные части тела, и как они защищают или способствуют развитию таких проблем, как ожирение, аутоиммунные расстройства, снижение когнитивных функций и воспаление.

ПОЧЕМУ ИЗОМЕТРИЧЕСКИЕ УПРАЖНЕНИЯ ДОЛЖНЫ ПЛОТНО ВОЙТИ В НАШУ ЖИЗНЬ?

Микробиом и гены

Ученые часто упоминают тот факт, что микробиота представляет собой коллекцию генов и микробов, живущих в рамках одного сообщества, населяющего наш кишечник. Согласно Учебному центру генетики Университета штата Юта, США, «человеческий микробиом (все гены наших микробов) можно считать аналогом человеческого генома (всех наших генов). Количество генов в нашем микробиоме превышает число генов в геноме примерно в 100 раз».

Вы, возможно, знаете, что все люди обладают тесно связанными генетическими кодами, несмотря на то, что все мы уникальны. Что удивительно, кишечный микробиом каждого человека тоже уникален.

Ученые полагают, что мы имеет около 22 000 «генов» (в традиционном понимании), и целых 3,3 млн «генов-пришельцев» в нашем микробиоме! Это разнообразие поражает. С точки зрения собственного генома все мы на 99,9% идентичны, но с точки зрения микробиома каждый из нас отличается от всех остальных людей на планете на 80-90%.

Сегодня ученые активно работают над изучением микробиома кишечника, чтобы научиться предотвращать и лечить симптомы болезней, на которые он влияет. Инструменты для секвенирования ДНК помогают лучше изучить различные штаммы бактерий и их влияние на иммунную систему. Этим занимается, например, проект «Микробиом человека», осуществляемый Центром анализа и координации данных Национальных институтов здравоохранения в США. Его цель состоит в том, чтобы «охарактеризовать микробные сообщества, обнаруженные на разных участках человеческого тела, и найти взаимосвязь между изменениями в микробиоме и здоровьем человека».

Некоторые бактерии способствуют развитию заболеваний, а некоторые, наоборот, защищают от них. На самом деле, существует множество культур бактерий, которые могут принести нам пользу. Однако также есть микроорганизмы, которые оказывают негативное влияние на микробиом. Ученые на сегодняшний день продолжают их изучение. Чем больше мы сможем узнать о действии бактерий микробиома на наши гены и предрасположенность к заболеваниям, тем более эффективными станут лечение и профилактика многих недугов.

Заключение

• Микробиота — это триллионы бактериальных организмов, которые живут внутри нашего тела. Сообщество этих бактерий называется микробиомом.
• Наш кишечник является главным центром микробиома, где живет подавляющее большинство бактерий.
• Расстройство кишечника так или иначе связано почти со всеми существующими заболеваниями, потому что именно здесь сконцентрирована большая часть нашей иммунной системы, и именно здесь, как правило, начинается воспаление.
• Чтобы поддерживать здоровый микробиом, мы рекомендуем скорректировать свой рацион, добавив в него противовоспалительные продукты и пробиотики, снизить уровень стресса и регулярно заниматься спортом.