Все о вирусах и бактериях простыми словами

Микробиота, сигнальное посредничество иммунной системы и мозг

Считается, что в реализации информации по оси «микробиота-мозг» задействованы определённые сигнальные пути. На конгрессе, организованном Международным колледжем нейрофармакологии, были представлены ключевые открытия, касающиеся роли иммунных сигнальных паттернов в формировании поведения.

  • Специалисты из области психиатрии и когнитивной нейробиологии сегодня получают всё больше данных о влиянии приобретённого иммунитета на поведение.
  • Компонентом системы реанжировки генов, обеспечивающих приобретённый иммунитет, является активирующий рекомбинацию ген-1 (RAG-1).
  • Делеция RAG-1 сказывается на способности лимфоцитов к VDJ-рекомбинации — механизму генетической перестройки, который ранжирует генные сегменты variable (V), joining (J) и diversity (D) и образует вариабельные домены T- клеточных рецепторов.
  • В результате такой делеции T и B- клетки мышей утрачивают зрелость, и приобретённый иммунитет не функционирует.
  • RAG1-/— mice демонстрировали более низкий уровень тревоги.
  • Отсутствие у мышей и β-2 микроглобулина, и транспортёров, ассоциированных с антигенным процессингом (β2M−/−TAP−/−) приводит к утрате 1 функционального класса главного комплекса гистосовместимости (MHC) и уменьшению числа CD8 T-клеток.

    У таких особей не выявлено отличий по времени, проведённому в открытых рукавах приподнятого крестообразного лабиринта (EMP), однако степень опасности они оценивали дольше.

  • Мыши без β и δ цепей (TCRβ-/-δ-/-) T- клеточных рецепторов и сниженным количеством T-клеток показали менее выраженную тревогу в тесте EMP, камере «свет-тьма» и «Открытом поле», в то время как при дефиците B-клеток такого не наблюдалось.
  • В исследовании на β2M−/−TAP−/− мышах в отличие от B6-особей отсутствовал половой диморфизм в отношении активности, исследовательского поведения и уровня тревожности.

    Та же закономерность наблюдалась в опытах на TCRβ-/- δ-/-.

  • Учитывая имеющиеся данные о половом диморфизме в функционировании иммунной системы, необходимо продолжать изучение иммунного фенотипа у разных полов и его роли в регуляции поведения.

Роль бактерий, живущих в кишечнике

Важнейшие постоянные обитатели кишечника — молочнокислые бактерии и кишечная палочка — выполняют очень полезную и большую работу.

  • Помогают переваривать пищу — вырабатывают пищеварительные ферменты, которые расщепляют белки, углеводы и некоторые другие вещества.
  • Держат «под пятой», не дают активизироваться микробам, вызывающим нежелательные процессы гниения.
  • Снабжают организм витаминами собственного производства, в частности группы В и витамином К2, необходимым для синтеза протромбина.
  • И что поистине неоценимо — защищают человека от многих инфекционных заболеваний, активно препятствуя размножению их возбудителей, попавших в кишечник с пищей или водой.

Роль в организме

Симбиоз микробов играет важную роль для человеческого организма, так как принимает участие в:

  • повышении иммунитета;
  • профилактике инфекций;
  • поддержания функциональности пищеварительной системы;
  • регулировании гормонального баланса;
  • функционировании головного мозга.

Состояние микробиома может даже определить, к развитию каких болезней склонен человек. В 2018 году в британском журнале Nature, который является самым влиятельным научным изданием в области биологии и медицины, были опубликованы результаты крупномасштабного исследования, касающегося микробиома. Ученые, проанализировав микробиом более 1000 здоровых людей, выявили тесную связь между микробиотой и изменениями холестерина, массы тела, уровня глюкозы в крови и некоторыми другими параметрами. Специалисты, проводившие исследование, пришли к выводу, что используя генетические данные и профиль микробиома человека, намного легче определить его склонность к тем или иным нарушениям. Доказано, что изменения микробиома приводят к аллергии, аутоиммунным, сердечно-сосудистым, метаболическим и психиатрическим заболеваниям.

Известно, что витамин В12синтезируется в тонком кишечнике с участием микроорганизмов, содержащиеся в кишечнике.

Что может повлиять на микробиоту

Состав кишечной микробиоты зависит от:

— пищевых привычек хозяина;

— генетических особенностей;

— болезней;

— стресса;

— географии проживания (например, число бифидобактерий у итальянцев в 2-3 раза выше, чем у жителей других стран);

— приёма лекарственных средств (особенно – антибиотиков или вакцин);

— окружающей среды (влажности, рН).

Таким образом, несмотря на важность микробиоты в работе различных органов и систем организма, она остаётся очень чувствительной и восприимчивой ко многих внешним и внутренним процессам.

Интересуетесь антивозрастной
и превентивной медициной?

Узнайте больше на обучающих программах Anti-Age Expert

Чтобы стать лучшим — учитесь
у лучших!

Эксперты со всего мира станут вашими наставниками
на пути изучение Anti-Age Expert. Подробнее

Список литературы

  1. Е. Головина. Микробиом кишечника: мир внутри нас.
  2. Е.Л. Никонова, Е.Н. Попова. Микробиота.
  3. П. Лосева. Чего от нас хотят микробы?
  4. Joe Alcock, Carlo C. Maley, C. Athena Aktipis. (2014). Is eating behavior manipulated by the gastrointestinal microbiota? Evolutionary pressures and potential mechanisms.
  5. Weiner H.L., da Cunha A.P., Quintana F., Wu H. (2011). Oral tolerance. Immunol. Rev. 241, 241–259

Микробиом кожи младенца и динамика его развития

Впервые серьезное столкновение с микробами ждет младенца в момент рождении, а типы бактерий, которые присутствуют на коже новорожденного, различаются в зависимости от способа родоразрешения3. У новорожденных, появившихся на свет в результате вагинальных родов, первичный микробиом был больше похож на микробиоту влагалища их матери, чем на микробиом других детей, родившихся также путем вагинальных родов, но от других матерей3. Бактерии на коже большинства детей, рожденных посредством кесаревого сечения, не очень напоминали по составу бактерии из влагалища их матерей, а скорее напоминали бактериальные сообщества кожи взрослого человека, что свидетельствует об экспозиции как бактериальной среды матери, так и окружающей среды в больнице3.

Исходные популяции микробов со временем эволюционируют, адаптируясь к характеристикам каждого конкретного участка тела. В исследовании у младенцев в возрасте от 1 до 12 месяцев было отмечено, что различия в микробиоме кожи между теми, кто родился путем влагалищных родов или посредством кесаревого сечения, после первого месяца жизни уже не определяются, а сам микробиом кожи продолжает развиваться, по крайней мере, в течение первого года жизни4. Наиболее распространенными классами бактерий на всех протестированных участках кожи и у детей всех возрастов были бактерии Bacilli, Clostridia и Actinobacteria, относительные их количества различались в зависимости от возраста и участка кожи4. Это отличается от кожи взрослого человека, у которого микробиом достаточно постоянный во времени4. Следовательно, микробиом кожи младенца может подвергаться большему риску относительно поддержания роста вредоносных или инфекционных микробов в течение этого переходного периода, особенно если что-то мешает нормальному размножению комменсальных бактерий4.

Причины возникновения заболеваний кишечника

Заболевания кишечника могут иметь разную природу: инфекционную, двигательную, иммунную, опухолевую, аллергическую.

Основные причины:

  • Наследственность. Склонность к заболеваниям кишечника может передаваться на генетическом уровне.

  • Инфекции. Кишечными инфекциями называют целую группу заболеваний, самое безобидное из которых – пищевое отравление. Из особенно опасных можно выделить холеру, брюшной тиф, сальмонеллез. Кишечная инфекция бывает бактериальной и вирусной. Изо рта микробы попадают в желудок, а затем в кишечник, где начинают усиленно размножаться. После попадания микробов в организм начинается бессимптомный инкубационный период, который может продолжаться до двух суток. Затем появляются симптомы кишечной инфекции, вызываемые как самими микробами, так и выделяемыми ими токсинами. Чаще всего возбудителями инфекционных заболеваний становятся немытые руки, грязная посуда, сырая вода, плохо вымытые овощи и фрукты, продукты с истекшим сроком годности. Протекают они остро, вызывая воспаление слизистой и влияя на общее состояние человека.

  • Паразиты. Самые известные их «представители» – глисты. Они попадают в организм через ротовую полость, как правило, через плохо обработанную пищу. Например, суши, которые изготавливаются из сырой рыбы.

  • Аллергия на разные продукты питания. Чаще проявляется у детей. Например, на молочные продукты или цитрусовые.

  • Несбалансированный рацион. Острая, сырая еда вызывает энтериты, колиты. Частое употребление молочных продуктов, углеводов (макароны, белый хлеб) может стать причиной запоров.

  • Курение и алкоголь. Они ограничивают поступление кислорода в нужном количестве к кишечным стенкам.

  • Гиперактивность иммунной системы. Иногда во время борьбы с вирусами и бактериями антитела иммунитета уничтожают не только их, но и стенки кишечника.

  • Медикаменты. Антибиотики негативно влияют на кишечную микрофлору, нарушая процесс всасывания полезных веществ.

  • Отсутствие физической нагрузки. Если человек ведет малоподвижный образ жизни, то перистальтика кишечника (сокращение его стенок, помогающее продвигать пищу) становится менее активной. Также отсутствие физической нагрузки может способствовать появлению геморроя.

  • Стресс.Так как мозг и кишечник постоянно взаимодействуют, то стресс способен отрицательно влиять на усвоение питательных веществ, а также он снижает метаболизм и уменьшает выработку полезных ферментов.

  • Лишний вес. Он повышает риск колоректального рака (опухоли толстого кишечника) в 1,5 раза.

  • Хронические заболевания(язвенный колит, болезнь Крона).

  • Дефицит жидкости. Может привести к запорам.

  • Поражение соседних органов. Например, если человек хронически болеет гастритом, патология может перейти в кишечник, став причиной гастроэнтерита.

  • Ядовитые вещества.Работу слизистой, в частности, нарушают мышьяк, фосфор, свинец.

Что не так с этим исследованием? Его же так часто назначают врачи!

  1. Давайте оговоримся: его назначают врачи только в странах бывшего СССР. За пределами этих государств простой посев стула для выявления дисбаланса микрофлоры не выполняется. Вы не найдете указаний на необходимость этого исследования ни в руководстве WGO по синдрому раздраженного кишечника, ни в рекомендациях ACG (Американской коллегии гастроэнтерологов) по острой диарее, ни в стандарте AAFP (Американской ассоциации семейных врачей) по наблюдению новорожденных с коликами. Ну и, естественно, никакого диагноза «дисбактериоз» нет ни в Международной классификации болезней, ни в хотя бы одном (!) нерусскоязычном учебнике.
  2. В нашем желудочно-кишечном тракте обитает не менее 1000 (тысячи!) видов бактерий, а число всех выявленных видов составляет 2172. Выполняя «анализ кала на дисбактериоз» мы помещаем в питательную среду стул и дожидаемся роста (появления колоний) приблизительно 20 видов бактерий, которые мы выбрали только потому, что они в состоянии расти в этой питательной среде. Большая часть кишечных обитателей не культивируется, то есть увидеть своими глазами их колонии в чашке Петри мы не можем. Иными словами, делая выводы о состоянии микрофлоры по размножению 20 видов, мы игнорируем подавляющее большинство бактерий.
  3. Норму количества бактерий в стуле, которые мы видим в бланке анализа на дисбактериоз, определяли неизвестно как. Есть целый отраслевой стандарт лечения пациентов с дисбактериозом. В нем нет ни единой фразы о том, почему нормальным мы должны считать содержанием каких-нибудь энтерококков от 10^5 до 10^8 в грамме стула. Ссылок на литературу в стандарте полно, но, что подозрительно, среди них нет ни одной зарубежной публикации. Ну а сами статьи и учебники не описывают, как именно сравнивали микрофлору здоровых и больных людей, то есть как именно был сделан вывод о нормальном содержании той или иной бактерии.
  4. Бактерии, обнаруживаемые в стуле (который формируется в толстой кишке) — это совсем не те же бактерии, что обитают в ротовой полости или тонкой кишке. Кроме того, бактерии в стуле (то есть в просвете кишки) — это совсем не бактерии, обитающие в слизи, защищающей кишечную стенку. Вообще, через наш пищеварительный тракт «пролетает» безумное количество чужеродных бактерий, грибов и вирусов. К счастью, большая их часть не могут подобраться к кишечной стенке: обитающая там пристеночная микрофлора конкурирует с «пришельцами». Мы называем это явление колонизационной резистентностью, и именно ему мы обязаны тем, что первая же проглоченная со стаканом московской воды условно-патогенная бактерия не вызывает у нас понос.
  5. Состав и соотношение кишечных бактерий у каждого человека свои. Изучив (не посевом кала, конечно, а сложнейшими генетическими методами) состав бактерий в стуле, можно, например, угадать принадлежит ли образец жителю Нью-Йорка или побережья Амазонки. Ну, или в каком регионе отдельной страны (например, Дании). проживает человек, отправивший на анализ свои фекалии. В общем, истинный состав кишечной микрофлоры — наши «отпечатки пальцев», и предполагать некую общую норму, а уж тем более судить о «нормальности» флоры всего по 20 видам из 1000 — смешно.
  6. То, будут ли размножаться бактерии на питательной среде, зависит не только от того, какие бактерии в стуле живут, но и от того, как стул собрали (с унитаза, со стерильной бумаги), как хранили (в холодильнике, у батареи, у окна), как быстро доставили в лабораторию. Много ли людей, которым рекомендовали анализ на дисбактериоз читали вот эту инструкцию, согласно которой кал нужно собрать в стерильную посуду, поместить в холодильник и нести в лабораторию не в руках, а в термосе с кубиком льда? Впрочем, даже при совершении этих действий результат анализа на дисбактериоз интерпретировать нормальный врач не может. А значит, не должен и пытаться это сделать.

В питательной среде появились колонии бактерий. К счастью для нас, действительно опасная Сальмонелла растет в питательной среде. Большая часть кишечных бактерий, увы, нет.

Микробиом: что это

Микробиом – это микроорганизмы, такие как бактерии, археи, грибки и вирусы, которые обитают в определенной экосистеме или в организме.

Микроорганизмы рспространены повсюду, включая человеческое тело, почву, ископаемые, моря, пресные водоемы, атмосферуи и даже в гидротермальных жерлах и подледниковых озерах.

Термин «микробиом» заменил устаревшее определение микрофлора, поскольку “флора” переводится как растительный мир. Он был впервые внедрен в 2001 г. для обозначения объединенных геномов микробиоты. Микробиота – используется для характеристики микробиоценоза отдельных органов и систем. Например, микробиота кишечника, микробиота кожи, микробиота плаценты, микробиота грудного молока и т. д. Благодаря современным научным исследованиям в области генетики ученые смогли идентифицировать и определить количество микроорганизмов, живущих в организме человека. С помощью новейших научных разработок удалось установить, что существует более 1 100 видов микроорганизмов, большинство из которых анаэробы. Доказано, что чем более разнообразны кишечные микроорганизмы, тем лучше здоровье человека, а низкое разнообразие связано с различными заболеваниями. Внедрение молекулярно-генетических технологий в практику микробиологических исследований позволило получить новую информацию о составе и свойствах интестинальной микробиоты у людей разного возраста.

Все микробиомы имеют несколько общих черт но это динамичное сообщество, которое способно меняться в зависимости от разных факторов, будь-то изменения климата, если говорить о группах, населяющих планету, или изменения диеты, если говорить о микробиоме человека. Но в любом случае микробиом всегда тесно связан со своим хозяином.

Сколько в нас микробов

Еще в начале 1970 годов ученым было довольно сложно определить количество микробов, заселяющих наши организмы, данные варьировались от сотни миллиардов до сотен триллионов. С 2016 года на основании геномного анализа установлено, что тело среднестатистического взрослого человека состоит из около 39 триллионов клеток микробов и около 30 триллионов собственно человеческих клеток. Причем эти цифры могут варьировать в зависимости от веса, роста, возраста и пола человека. Но в любом случае вес всех микроорганизмов может составлять от 1 до 3 процентов от общей массы тела человека, а это примерно от 900 г до 2,7 кг – почти столько же весит мозг.

Так что, нет такого понятия — «дисбактериоз»?

Конечно, есть. Например, псевдомембранозный колит — тяжелое воспаление толстой кишки после антибиотика — самый настоящий дисбактериоз: погибли конкуренты, и поэтому размножается Clostridium difficile. Только для того, чтобы это лечить, совершенно не нужно констатировать очевидное — состав бактерий в кишке изменился. Достаточно подтвердить инфекцию (выявить токсины C.difficile) и назначить лечение.

Кишечная микрофлора, вне сомнения, влияет на все процессы в нашем организме. Пересадив стул от мыши с ожирением мышке с нормальным весом, у последней мы вызываем ожирение. Состав кишечных бактерий принципиально разный у людей с тревожностью и депрессией. Ну, а добавление пробиотика Bacteroides fragilis мышам, у которых искусственно вызвали аутизм, улучшает их социальные навыки. Прочитайте популярную книгу «Смотри, что у тебя внутри» известного микробиолога Роба Найта: наши знания о микрофлоре колоссальны, но применять их на практике (то есть для лечения болезней) мы пока только начинаем.

Состав бактерий можно и нужно изучать. Этому посвящено амбициозное международное исследование Human Microbiome Project с бюджетом $115 млн. Естественно, никакие «посевы стула» при этом не используются. Для анализа микробных «джунглей» кишечника используются методы метагеномики. Они позволяют описать, сколько уникальных последовательностей ДНК присутствует у конкретного человека, какие группы бактерий преобладают, а какие отсутствуют. К слову, когда такие технологии (например, секвенирование 16S-рРНК появились, выяснилось, что 75% видов, обнаруживаемых при генетическом анализе того же кала, вообще не известны науке.

Можно ли повредить микробиом кожи

На кожу постоянно воздействуют агенты окружающей среды — от агрессивных моющих средств до некоторых лекарств и косметики. Все это способно нарушить нормальный микробный состав кожи. А дисбиоз в системе «бактерия-хозяин», в свою очередь, может привести к болезням.

Факторы, нарушающие микробиом кожи:

  • Злоупотребление антибактериальными средствами, в том числе, местными антибиотиками. Применять их можно строго по назначению врача;

  • Пребывание на солнце без нанесения солнцезащитных кремов;

  • Избыток простых углеводов в рационе – патогенные микробы «обожают» сладкое;

  • Постоянные стрессы и тревожность;

  • Пренебрежение правилами ухода за кожей (очищение, защита от ветра и мороза).

Крайне важно бережно относиться к самому крупному органу в организме человека, ведь восстановить нарушенный микробиом кожи не так просто.

Почему для детей и взрослых так опасен дисбактериоз кишечника?

Полезная кишечная микрофлора выполняет ряд критически важных для организма функций, поэтому любые нарушения баланса оборачиваются негативными последствиями для здоровья.

Какую «работу» выполняет полезная микрофлора?

  • Защищает слизистую оболочку кишечника от болезнетворных бактерий и вирусов, препятствует проникновению паразитов, не дает токсинам и аллергенам оказывать вредоносное воздействие.
  • Участвует в пищеварительном процессе, помогает перевариванию и усвоению пищи
  • Участвует в синтезе жизненно важных веществ, необходимых для обменных процессов. В их число входят ферменты, аминокислоты и витамины. Например, кишечная палочка вырабатывает 9 видов витаминов. Также благодаря микроорганизмам образуются вещества, обеспечивающие правильную моторику кишечника и защищающие организм от раковых новообразований.
  • Нейтрализует яды (поступившие с пищей и образовавшиеся внутри организма). В их числе – нитраты, токсичные продукты обмена белков (индол, скатол, фенол).
  • Защищает слизистую от воспалительных процессов и дистрофии (истончения).
  • Способствует более эффективному всасыванию кальция, железа, витаминов и других полезных веществ.
  • Формирует местный иммунитет слизистой кишечника, влияет на состояние общего иммунитета человека.

Полезная микрофлора участвует в таком количестве жизненно важных процессов, что любые проблемы и нарушения, в числе которых дисбактериоз кишечника, вызывают неприятные симптомы и требуют лечения.

Распространенные заболевания кишечника

Колит

Колит — это ряд болезней, при которых наблюдаются воспалительные процессы, поражающие слизистую оболочку толстой кишки, в результате чего кишечник не может нормально функционировать.

В толстой кишке живут не только полезные бактерии, помогающие перерабатывать пищу, но и патогенные, которые обладают токсическим действием. Если в результате болезни кишечника или употребления некачественной пищи число патогенных бактерий превышает полезные, это может способствовать возникновению колита.

К болям обычно приводит употребление продуктов, раздражающих толстую кишку: маринады, консервы, цитрусовые, капуста, алкоголь. Колит может быть вызван и другими заболеваниями: гастритом, холециститом, подагрой. При обострении хронического заболевания колит переходит в острую форму.

У колита нет специфических симптомов, по которым бы его можно было определить. Поэтому только анализы и диагностическое обследование помогут вам выявить это заболевание.

Синдром раздраженного кишечника

Так обозначают функциональное нарушение в работе кишечника, возникающее на почве психологических или иных проблем.

Симптомы синдрома раздраженного кишечника:

  • Боль в животе, которая может менять свою локализацию;

  • Нарушения стула (понос или запор);

  • Нарушения со стороны нервной системы и психологического состояния (быстрая утомляемость, слабость, нарушения сна).

Относится к сложно диагностируемым болезням. Чтобы его выявить, необходимо исключить все патологии кишечника. Встречается у женщин в 2-3 раза чаще, чем у мужчин.

Болезнь Крона

Это воспалительное заболевание как тонкого, так и толстого кишечника. Поражает полость рта, пищевод, желудок. Основные симптомы — потеря веса, поскольку у больных поражен тонкий кишечник, и пища плохо усваивается, а также диарея и поносы (часто с кровью), боли в животе.

Болезнь Крона носит аутоиммунный характер, когда иммунитет поражает здоровые ткани. Ворсинки кишечника разрушаются иммунными клетками. В кишечнике образуется язва.

Эта болезнь влияет на мозг, выделяя цитокины (химические вещества, которые вызывают воспалительный процесс). Это вызывает заторможенность.

Рак кишечника

Рак кишечника занимает третье место в «рейтинге» распространенных онкозаболеваний. Злокачественная опухоль может появиться в любом отделе кишечника. Рак толстой кишки называют колоректальным. Часто он может развиваться из доброкачественных образований на стенке кишки – полипов. И под воздействием химических и физических факторов превращается в раковую опухоль.

Первое, что должно насторожить человека – это кровь в кале, запоры, ощущение неполного опорожнения кишечника, схваткообразные боли в животе, резкое снижение веса без видимых причин.

Выводы

Мы написали эту статью, чтобы показать, что все классификации и споры о полезных и вредных бактериях условны.

Когда в 2008 году Национальные институты здравоохранения США затеяли крупный проект Human Microbiome Project, подобный столь же масштабному проекту по расшифровке генома человека, ученые хотели удовлетворить исследовательский интерес.

Тогда амбициозная задача ученых – понять наконец, как изменения в микробиоме сказываются на здоровье человека, – так и не была решена, равно как и расшифровка генома человека не дала окончательных ответов на то, как функционируют гены.

Ответы еще предстоит получить, и можно предположить, что они не будут однозначными.

Однако академические идеи были выхвачены из контекста и из-под чутких рук ученых, вынесены за пределы лабораторий и стали достоянием широкой публики, породив множество мифов и неверных интерпретаций.

То, что мы наносим на кожу «хорошие» бактерии и надеемся с их помощью победить «вредные» или принимаем внутрь препараты и считаем, что они безобидны, может тем не менее колебать баланс микроорганизмов

Вот почему очень важно прислушиваться к своему врачу и использовать правильные продукты и ингредиенты и только тогда, когда это действительно необходимо.