Адамдағы квинтилион микробтар біздің болмысымызды анықтайды

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-16 16:10

Ғалымдар адам ағзасында өмір сүретін микробтарды неғұрлым көп зерттесе, соғұрлым олар бұл үгінділердің біздің сыртқы келбетімізге, мінез-құлқымызға, тіпті ойлау мен сезімге деген күшті әсері туралы біледі.

Өкпе мен ішекте, теріде және көз алмасында өмір сүретін вирустар, бактериялар, бір жасушалы саңырауқұлақтар және басқа да ағзалар шынымен біздің денсаулығымыз бен әл-ауқатымызға байланысты ма? Біз өзімізде және өзімізде алып жүретін микроскопиялық тіршілік иелері көп жағынан біздің болмысымызды анықтайды дегенге сену тым таңқаларлық емес пе?

Микробиоманың әсері - бұл шағын хайуанаттар бағының атауы - дамудың ерте кезеңдерінде іргелі болуы мүмкін.

Нәтижелері өткен жылы жарияланған зерттеулердің бірі нәрестенің темпераменті сияқты туа біткен қасиет оның ішектеріндегі бактериялардың көпшілігінің бір тұқымдасқа жататындығына байланысты болуы мүмкін екенін көрсетеді: бифидобактериялар неғұрлым көп болса, бала соғұрлым көңілді болады..

Анна-Катарина Аацинки және оның Финляндиядағы Турку университетіндегі әріптестері жасаған қорытындылар 301 нәрестенің нәжіс үлгілерін талдауға негізделген. Зерттеушілер анықтағандай, екі айда бифидобактериялары көбірек болған балалар алты айда «жағымды эмоцияларды» көрсету ықтималдығы жоғары болды.

Микробиоманы зерттеу салыстырмалы түрде жақында басталды - іс жүзінде 15 жыл бұрын. Бұл осы уақытқа дейін жүргізілген зерттеулердің көпшілігі тек ондаған тышқандар мен адамдарды қамтитын алдын ала және қарапайым болғанын білдіреді. Ғалымдар микробиоманың күйі мен әртүрлі аурулардың арасында белгілі бір байланысты тапты, бірақ адамның тығыз қоныстанған «ішкі әлемінің» нақты тұрғындары мен оның денсаулығы арасындағы нақты себеп-салдарлық байланыстарды әлі анықтай алмады.

Тіпті бұл тұрғындардың саны таң қалдырады: бүгінде қарапайым жас жігіттің денесінде шамамен 38 квинтиллион (1012) микробтар өмір сүреді деп саналады - бұл олардың жеке жасушаларынан да көп. Егер біз өз байлығымызды қалай кәдеге жарату керектігін түсінуді үйренсек, алдымызда қызықты перспективалар ашылады.

Оптимистердің пікірінше, жақын болашақта адамға пребиотиктер (пайдалы бактериялар көбейе алатын субстрат ретінде әрекет ететін қосылыстар), пробиотиктер (осы бактериялардың өздері) немесе нәжіс түрінде микробтардың сау кешендерін енгізу әдеттегідей болады. трансплантация (донорлардан бай ішек микробиомасын трансплантациялау) - ол өзін сау сезінуі үшін.

Адамдар микробиома туралы айтқанда, олар ең алдымен біздің микроорганизмдердің 90 пайызын құрайтын асқазан-ішек жолдарының тұрғындарын білдіреді. Дегенмен, басқа мүшелер өмірге толы: микробтар дененің сыртқы әлеммен байланысқан кез келген бөлігін толтырады: көз, құлақ, мұрын, ауыз, анус, несеп-жыныс жүйесі. Сонымен қатар, микробтар терінің кез келген бөлігінде, әсіресе қолтықта, перинэяда, саусақтардың арасында және кіндікте болады.

Міне, шын мәнінде таң қалдыратын нәрсе: біздің әрқайсымызда ешкімде жоқ бірегей микробтар жиынтығы бар. Бүгінгі күні Калифорния университетінің (Сан-Диего) микробиома инновациялар орталығының қызметкері Роб Найттың айтуынша, микробиомаларда бірдей түрлер жиынтығы бар екі адамның ықтималдығы нөлге жақындап келеді деп айтуға болады. Микробиоманың бірегейлігін сот сараптамасында пайдалануға болады, деді Найт. «Кімде-кім затқа қол тигізгенін адамның терісінде қалған микробиома «саусақ ізі» қадағалайды», - деп түсіндіреді ол. Бір күні, тергеушілер дәлел іздеп, теріде өмір сүретін микробтардың үлгілерін жинауды бастайды, дәл қазір саусақ іздері үшін.

Бұл мақалада біз микробиоманы зерттеген ғалымдар жасаған кейбір маңызды жаңалықтармен және оның сәби кезінен кәрілікке дейін бізге қалай әсер ететінін бөлісеміз.

Сәбилік

Жатырдағы ұрық іс жүзінде стерильді. Босану арнасынан сығып, ол көптеген бактерияларды кездестіреді. Қалыпты босану кезінде нәресте қынапта тұратын микробтармен «жуылады»; сонымен қатар ананың ішек бактериялары оған түседі. Бұл микробтар дереу дамып келе жатқан иммундық жүйемен белгілі бір байланысқа түсіп, өз ішектерін мекендей бастайды. Осылайша, микробиома өзінің өмір сүруінің ең ерте кезеңдерінде иммундық жүйені болашақта дұрыс жұмыс істеуге дайындайды.

Егер нәресте кесарь тілігі арқылы туылса, ананың бактерияларымен байланыс болмайды, ал басқа микроорганизмдер оның ішектерін - ананың терісінен және емшек сүтінен, медбикенің қолынан, тіпті аурухана төсенішінен де колонизациялайды. Мұндай бөтен микробиома адамның бүкіл болашақ өмірін қиындатады.

2018 жылы Люксембург университетінің Жүйелік медицина орталығының қызметкері Пол Вилмс табиғи жолмен туылған 13 нәресте мен хирургиялық жолмен туылған 18 нәрестенің зерттеу нәтижелерін жариялады. Вильмс және оның әріптестері жаңа туған нәрестелер мен олардың аналарының нәжісін, сондай-ақ босанған әйелдердің вагинальды жағындыларын талдады. «Кесарийлерде» липополисахаридтерді шығаратын және осылайша иммундық жүйенің дамуын ынталандыратын бактериялар айтарлықтай аз болды. Туылғаннан кейін кем дегенде бес күн ішінде мұндай микробтар аз қалады - бұл Вильмстің пікірінше, иммунитеттің ұзақ мерзімді салдарға әкелуі үшін жеткілікті.

Біраз уақыттан кейін, әдетте, бірінші туған күніне қарай, екі топтағы балалардың микробиомалары ұқсастыққа ие болады. Дегенмен, Вильмстің айтуынша, өмірдің алғашқы күндерінде байқалған айырмашылық кесар тілігі арқылы туылған нәрестелердің денесінде біріншілік иммунизация өтпеуі мүмкін, бұл кезде иммундық жасушалар сыртқы әсерлерге дұрыс жауап беруге үйренеді. Бұл балалардың иммундық жүйенің жұмысына, соның ішінде аллергияға, қабынуға және семіздікке байланысты әртүрлі проблемаларды дамыту ықтималдығын түсіндіреді. Вильмстің айтуынша, болашақта «кесариялықтарға» асқорыту жүйесін пайдалы микробтармен толтыру үшін аналық бактериялардың штаммдары негізінде жасалған пробиотиктер берілуі мүмкін.

Балалық шақ

Азық-түлік аллергиясының кең таралғаны сонша, кейбір мектептер балалардың үйден алатын тағамдарына шектеулер қойды (мысалы, оларға жержаңғақ барлары немесе джем бутербродтарын әкелуге тыйым салынады), кейбір сыныптастар аллергиялық реакцияны дамытпауы үшін. Америка Құрама Штаттарында 5,6 миллион бала тамақ аллергиясынан зардап шегеді, яғни әр сыныпта кемінде екі-үш осындай бала бар.

Аллергияның таралуына әкелетін әртүрлі себептер, соның ішінде кесарь тілігі арқылы туылған нәрестелер санының артуы және бізді қорғайтын бактерияларды жоя алатын антибиотиктерді шамадан тыс қолдану. Кэтрин Наглер және оның Чикаго университетіндегі әріптестері балалар арасында тағамдық аллергияның таралуы олардың микробиомасының құрамына байланысты ма, жоқ па, соны тексеруге шешім қабылдады. Өткен жылы олар жартысы сиыр сүтіне аллергиясы бар сегіз алты айлық балаларды қамтитын зерттеу нәтижелерін жариялады. Екі топ өкілдерінің микробиомалары мүлде басқа екені анықталды: сау сәбилердің ішектерінде олардың жасындағы дұрыс дамып келе жатқан балаларға тән бактериялар болған, ал сиыр ауруымен ауыратындарда ересектерге көбірек тән бактериялар табылған. сүт аллергиясы.

Аллергиялық балаларда, Наглердің айтуынша, әдетте балалық микробиомадан ересек адамға баяу өту «қалыпты емес жылдамдықта орын алды».

Наглер және оның әріптестері кесар тілігі арқылы туылған және стерильді жағдайда өсірілген, яғни микробтардан толығымен таза болған «өздерінің» сәбилерінің ішек бактерияларын тышқандарға трансплантациялады (нәжісті трансплантациялау арқылы). Дені сау нәрестелерден трансплантацияланған тышқандарда ғана сиыр сүтіне аллергиялық реакция байқалмағаны белгілі болды. Басқалары, олардың донорлары сияқты, аллергияға айналды.

Кейінгі зерттеулер тышқандардың бірінші тобын қорғауда негізгі рөлді тек балаларда кездесетін бір түрдің бактериялары атқарғанын көрсетті: Clostridia тобындағы Anaerostipes caccae. Наглер мен оның әріптестері бір зерттеуде клостридия жержаңғақ аллергиясының алдын алады.

Чикагодағы ClostraBio фармацевтикалық стартапының президенті және негізін қалаушы Наглер зертханалық тышқандарда, содан кейін аллергиясы бар адамдарда Anaerostipes caccae терапевтік әлеуетін сынауға үміттенеді. Бірінші тапсырма ішекте пайдалы бактериялар тобын қондыратын орынды табу болды. Тіпті зиянды микробиоманың өзінде, Наглердің айтуынша, барлық тауашалар қазірдің өзінде толтырылған; Клостридия жаңа жерде тамыр алуы үшін бұрынғы тұрғындарды қуып шығу керек. Сондықтан ClostraBio микробиомадағы белгілі бір тауашаны тазартатын препарат жасады. Наглер және оның әріптестері оны тышқандарға «тағайындайды», содан кейін оларға клостридиялардың бірнеше түрін, сондай-ақ микробтардың көбеюіне ықпал ететін тағамдық талшықтарды енгізеді. Наглер келесі екі жыл ішінде Clostridia-ның адамдық клиникалық сынақтарын бастауға және ақыр соңында тағамдық аллергиясы бар балаларға арналған препарат жасауға үміттенеді.

Ішек микробтары балалардағы басқа аурулармен, соның ішінде I типті қант диабетімен де байланысты болуы мүмкін. Австралияда ғалымдар туыстары қант диабетімен ауыратын 93 баланың нәжіс үлгілерін талдап, олардың кейінірек ауруын дамытқандардың нәжісінде энтеровирус А деңгейі жоғарылағанын анықтады. Алайда экспериментаторлардың бірі, Мейлмановскаядан В. Иан Липкин. Колумбия университетінің Қоғамдық денсаулық сақтау мектебі әріптестеріне белгілі бір аурулардың себептері тек микробиомадағы айырмашылықтарға байланысты деген қорытындыға келуден сақтандырады. «Біздің нақты білетініміз, - дейді ол, - кейбір микробтардың қандай да бір түрде белгілі бір аурулармен байланысы».

Дегенмен, Липкин микробиома ғылымының болашағына ынталы. Оның болжамы бойынша, алдағы елу жылда ғалымдар микробиоманың ағзаға әсер ету механизмін ашып, микробиоманы «редакциялау» арқылы денсаулықты қалай жақсартуға болатынын көрсету үшін адамдарда клиникалық сынақтарды бастайды.

Жастар

Көптеген жасөспірімдерде безеулерге бейімділік бар - және «майлы микробиома» деп аталатын құбылыс бар сияқты. Жігіттердің терісі әсіресе безеумен байланысты Cutibacterium acnes бактерияларының екі штаммын жақсы көреді. Бұл бактерияның көптеген штаммдары қауіпсіз немесе тіпті пайдалы, өйткені олар патогендік микробтардың өсуін тежейді; шын мәнінде, бұл бактерия қалыпты бет пен мойын микробиомасының негізгі құрамдас бөлігі болып табылады.

Дегенмен, жаман штамм көп зиян келтіруі мүмкін: оның болуы, Пенсильвания университетінің медицина колледжінің дерматологы Аманда Нельсонның айтуынша, қабынудың дамуының алғышарттарының бірі болып табылады. Аурудың дамуының басқа себептерінің қатарында ғалымдар C. acnes, шаш фолликулдары және қабыну үрдісі үшін асыл тұқымды жер ретінде қызмет ететін тері майын (теріні ылғалдандыру үшін май бездері өндіретін) деп атайды. Мұның бәрі бірге жұмыс істейді және Нельсонның айтуынша, біз қайсысы маңыздырақ екенін әлі білмейміз.

Вашингтон университетінің Медицина мектебінің зерттеушілері май бездерінің микробиомасын зерттеп, жалғыз ұзаққа созылатын безеуді емдейтін изотретиноин (әртүрлі сауда атауларымен белгілі) ішінара тері микробиомасын өзгерту арқылы әсер ететінін анықтады. микробтар, олардың арасында зиянды штаммдардың тамыр алуы қиынырақ.

Енді ғалымдар изотретиноин микробиоманың құрамын өзгерту арқылы жұмыс істейтінін білгендіктен, олар дәл осындай әсері бар басқа препараттарды жасауға тырысуы мүмкін, бірақ қауіпсіз деп үміттенеміз - түптеп келгенде, изотретиноин аналар препаратты қабылдау кезінде балаларда ақауларға әкелуі мүмкін. жүктілік кезінде.

Жетілу

Егер сіз спортшының ішек микробтарын қарызға алу арқылы жаттығуларыңызды көбірек жасай алсаңыз ше? Бұл сұрақты Гарвард университетінің ғалымдары қойды. Екі апта бойы олар 2015 жылғы Бостон марафонына қатысқан 15 жүгірушіден – жарысқа бір апта қалғанда және бір аптадан кейін мәреге дейін – күнделікті дәрет үлгілерін жинады және оларды бақылау тобындағы он адамнан жиналған дәрет үлгілерімен салыстырды. апта. жүгірмейді. Зерттеушілер марафоннан бірнеше күн өткен соң жүгірушілерден алынған үлгілерде бақылау тобындағыларға қарағанда Veillonella atypica бактериялары әлдеқайда көп екенін анықтады.

«Бұл жаңалық көп нәрсені түсіндіреді, өйткені Вейлонелла ерекше метаболизмге ие: оның сүйікті энергия көзі - лактат, сүт қышқылының тұзы», - дейді Джослин диабетін зерттеу орталығының және Гарвард медициналық мектебінің қызметкері Александр Костич. «Ал біз ойладық: мүмкін Вейлонелла спортшының денесінде бұлшықет лактатын ыдырататын шығар?» Ал, егер бұл шынымен де солай болса, оның штаммдарын кәсіби спорттан алыс адамдарға енгізу арқылы олардың төзімділігін арттыруға болады ма?

Содан кейін ғалымдар зертханалық тышқандармен күресті: жүгірушілердің бірінің нәжісінен бөлінген Вейлонелла патогендерге тексерілген қалыпты микробиомасы бар 16 тышқанға енгізілді. Содан кейін субъектілерді жүгіру жолына қойып, таусылғанша жүгіруге мәжбүр етті. Дәл солай 16 бақылау тышқанымен де жасалды; тек оларға лактат тұтынбайтын бактериялар енгізілді. Белгілі болғандай, Вейлонелла «жұқтырған» тышқандар бақылаудағы жануарларға қарағанда әлдеқайда ұзағырақ жүгірді, бұл зерттеушілердің пікірінше, микробиома өнімділікті сақтауда маңызды рөл атқара алады.

Костичтің айтуынша, бұл эксперимент «симбиоздың бізге беретін керемет үлгісі». Вейлонелла адам, оның тасымалдаушысы физикалық белсенділік нәтижесінде ол қоректенетін лактат түзетін кезде гүлдейді және, өз кезегінде, лактатты пропионатқа айналдыру арқылы адамға пайда әкеледі, бұл иесінің жұмысына әсер етеді, өйткені басқа нәрселермен қатар, жүректің жиырылу жиілігін арттырады және оттегі алмасуын жақсартады, сонымен қатар бұлшықеттердегі қабынудың дамуына жол бермейді.

«Мұндай қарым-қатынас адамдар мен микробиома арасындағы өзара әрекеттесулердің көпшілігінің негізінде жатқан сияқты», - деп түсіндіреді Костич. «Түптеп келгенде, олардың арасындағы қарым-қатынас екі жаққа да тиімді».

Микробиома адам табиғатының азырақ ұнамды ерекшеліктеріне, соның ішінде алаңдаушылық пен депрессия сияқты психикалық жағдайларға жауапты болуы мүмкін. 2016 жылы Корктағы Ирландияның Ұлттық университетінің ғалымдары депрессияның дамуына микробиоманың әсерін зерттеу нәтижелерін жариялады. Зерттеушілер 28 зертханалық егеуқұйрықты екі топқа бөлді. Эксперименттік топ ауыр депрессиядан зардап шегетін үш ер адамнан ішек микрофлорасын трансплантациялады, ал бақылау тобына - үш сау ер адамнан.

Депрессиядан зардап шегетін адамдардың ішек микробиомасы депрессия мен егеуқұйрықтарға түсіп кеткені белгілі болды. Бақылау жануарларымен салыстырғанда, олар ләззат әкелетін әрекеттерге қызығушылық жоғалтты (егеуқұйрықтарда бұл олардың тәтті суды қаншалықты жиі ішуді қалайтынымен анықталады) және зертхананың ашық немесе бейтаныс аймақтарынан аулақ болғысы келетіндіктерін білдірді. лабиринт.

Егеуқұйрықтар мен адамдар арасындағы үлкен айырмашылықты ескере отырып, зерттеушілер олардың зерттеуі ішек микробиомасының депрессияда рөл атқаруы мүмкін екендігі туралы жаңа дәлелдер беретінін атап өтті. Ерте ме, кеш пе, олардың айтуынша, депрессия және басқа да осыған ұқсас бұзылулармен, соның ішінде адам ағзасындағы белгілі бір бактерияларды нысанаға алу арқылы күресетін күн келуі мүмкін.

Кәрілік

Микробиома бір уақытта серпімді және сұйық. Оның бірегей құрылымы негізінен төрт жасқа дейін қалыптасады және оған тек өте маңызды факторлар ғана әсер етуі мүмкін - мысалы, диетаның өзгеруі, физикалық белсенділіктің қарқындылығы немесе ашық ауада өткізу уақыты, жаңа тұрғылықты жеріне көшу, пайдалану антибиотиктердің және басқа да дәрілердің. Дегенмен, белгілі бір мағынада, микробиома тұрақты ағында болады, әр тамақ ішкен сайын аздап өзгереді. Ересектерде бұл өзгерістердің болжамдылығы сонша, сіздің жасыңызды ішекте тұратын бактериялар жиынтығымен танысу арқылы анықтауға болады.

«Жасты қартаюдың микробиома сағаты арқылы анықтау» деп аталатын бұл әдіс жасанды интеллекттің көмегін қажет етеді, мысалы, жақында Гонконгтағы Insilico Medicine стартапы жүргізген эксперименттегі. Ғалымдар Еуропа, Азия және Солтүстік Америка елдерінен 1165 адамның микробиомалары туралы ақпарат жинады. Олардың үштен бірі 20-30 жаста, тағы үштен бірі 40-50, ал соңғысы 60-90 жаста.

Ғалымдар тасымалдаушылардың жасын белгілей отырып, микробиомалардың 90 пайызы туралы деректерді «компьютерлік интерпретацияға» ұшыратты, содан кейін жасы белгіленбеген адамдардың қалған он пайызының микробиомаларына жасанды интеллект арқылы анықталған үлгілерді қолданды. Олардың жасын төрт жыл ғана қателікпен анықтау мүмкін болды.

Микробиомаңызды «өңдеу» және бейбіт өмір сүру деген нені білдіреді? Өкінішке орай, микробиома ғылымының ең үлкен әуесқойлары да микробиома мен адам денсаулығының арақатынасы туралы дәл қорытынды жасау қиын екенін айтып, бактериялық трансплантаттармен емдеуге өте мұқият болу керектігін айтады.

Люксембург университетінің қызметкері Пол Вилмс микробиотаның дәрі ретінде пайдаланылуы мүмкін екенін қазір көпшілік мақтайды, фармацевтикалық компаниялар микробиоманы теңестіру үшін жаңа пробиотиктерді жасап жатқанын атап өтті.

«Біз мұны шынымен дұрыс және саналы түрде жасай алмас бұрын, - дейді Вилмс, - біз сау микробиоманың не екенін және оның адам ағзасына қалай әсер ететінін егжей-тегжейлі түсінуіміз керек. Менің ойымша, біз одан әлі алыспыз ».

Ішіміздегі микробтар

• тоқ ішек – 38 квинтиллион
• тақта - 1 квинтилион
• тері – 180 млрд
• сілекей - 100 млрд
• аш ішек – 40 млрд
• асқазан – 9 млн

Микробиоманы қараңыз

Осы мақаладағы барлық суреттерді Мартин Эггерли сканерлеуші электронды микроскоп арқылы түсірген: үлгілер кептіріліп, оларға алтын атомдары шашылып, вакуумдық камераға орналастырылған. Микроскоптың электронды сәулесінің толқын ұзындығы көрінетін жарыққа қарағанда қысқа, сондықтан сәуле ең кішкентай объектілерді «ерекшелейді», бірақ түс спектрінен тыс. Боялған, түсі белгілі микробтар бұл түстерде, басқа жағдайларда микробтарды және олардың сипаттамалық белгілерін ажырату үшін басқа гамманы таңдады.