Микробиом и микробиота: какую роль выполняют бактерии в нашем организме

Микробиом и микробиота: какую роль выполняют бактерии в нашем организме

В процентном соотношении мы больше микробы, чем люди: если посчитать все клетки нашего организма, то только 43% из них будут человеческими. Так, геном человека (совокупность генетических «инструкций», необходимых для нашего существования) состоит из 20 тысяч элементов, которые называются генами. Однако если сложить вместе все гены бактерий, которые находятся у нас внутри, то получится цифра куда больше – от 2 млн до 20 млн генов микроорганизмов.

Эти 20 млн – это наш микробиом – совокупность разнообразия генов микробиоты (микрофлоры) из различных экологических ниш. Он содержит бактерии, вирусы, грибы и одноклеточные археи.

Некоторые ученые связывают с ними появление различных болезней – в том числе аллергию, ожирение, воспалительные заболевания кишечника, болезнь Паркинсона и даже депрессию и аутизм. Однако, помимо этого, микробиом помогает нам защищать организм от окружающей среды.

Чтобы разобраться, какие бактерии полезны, а какие – нет, давайте рассмотрим, что такое микробиом, микробиота и как они работают при разных состояниях организма.

Микробиота человека в нормальном состоянии

Микробиом и микробиота: какую роль выполняют бактерии в нашем организме - 1

Состав и функции микробиоты различаются в зависимости от местоположения, возраста, пола, расы и рациона хозяина. Комменсальные бактерии колонизируют тело человека вскоре после рождения, и со временем эта небольшая колония постепенно превращается в очень разнообразную экосистему.

С возрастом сосуществование бактерий и людей перерастает в полезные отношения. К примеру, симбиотические бактерии метаболизируют неперевариваемые соединения, поставляют необходимые питательные вещества и способствуют правильному пищеварению в целом.

Так, кишечная микробиота участвует в переваривании определенных продуктов, которые не может осилить наш желудок, и играет ключевую роль в поддержании энергетического гомеостаза. Например, микробиота помогает с усваиванием ксилоглюканов, которые обычно содержатся в овощах и могут перевариваться только определенным видом бактероидов. Другие неперевариваемые волокна, такие как олигосахариды и фруктоолигосахариды, приходятся по вкусу полезным микробам – Lactobacillus и Bifidobacterium.

Также было показано, что кишечная микробиота вырабатывает для хозяина фолаты, витамин К, биотин, рибофлавин (В2), кобаламин (В12) и, возможно, другие витамины группы В. Кроме того, кишечные колонизирующие бактерии стимулируют нормальное развитие гуморальной и клеточной иммунной системы слизистой оболочки.

Однако не все микробиоты приводят к пользе для здоровья. Некоторые из них при определенных условиях провоцируют воспалительные процессы.

Микробиота человека с определенными заболеваниями или патологиями

Инфекция – одно из наиболее распространенных заболеваний, вызываемых дисбактериозом микробиоты. Важно отметить, что инфекционное заболевание и его лечение оказывают глубокое влияние на микробиоту человека, что в свою очередь определяет исход инфекционного заболевания у человека-хозяина. Отравляющие патогены колонизируют слизистую оболочку кишечника, что приводит к индукции сильного воспалительного ответа с последующей транслокацией кишечных бактерий.

Многочисленные исследования продемонстрировали тесную связь между инфекцией и дисбиозом микробиоты и показали, что инфекция связана не только с микробиомом, но и с вирусами. Нарушение микробиоты также связано с прогрессированием вируса иммунодефицита человека (ВИЧ), вируса гепатита B (HBV) и других заболеваний.

Могут ли бактерии вызывать депрессию?

Микробиом и микробиота: какую роль выполняют бактерии в нашем организме - 2

Помимо вирусов и инфекций, дисбаланс микробиома кишечника может вызывать депрессию.

Чтобы исследовать данную гипотезу, исследователи из центра APC Microbiome начали пересаживать микробиом людей, больных депрессией, животным. Эксперимент показал, что вместе с бактериями поведение подопытных изменилось.

В интервью BBC профессор Джон Краян сообщил: «Мы очень удивились, осознав, что с помощью одних только образцов микробиома у крысы можно воспроизвести многие черты поведения индивида, больного депрессией».

Среди них была и ангедония – состояние, при котором люди не чувствуют удовлетворения от того, что обычно приносит им радость. Такое состояние является одним из симптомов депрессии.

Для крыс это была подслащенная вода, которую они обожают. Однако когда им пересаживали микробиом от депрессивного человека, воды им больше не хотелось.

Так, доказательства связи между микробиомом и мозгом человека впечатляют – хотя на данном этапе связь между ними пока трудно доказать. Но пионеры данных исследований видят это как совершенно новый способ влиять на наше здоровье и самочувствие. Возможно, в ближайшем будущем ученые смогут найти способ лечения, который поможет лечить депрессию эффективнее.

Купить билет
Подпишитесь и узнайте первым о топовых спикерах и главных новостях конференции