Микробиом человека (микрофлора, микробиота) — это сложноорганизованная система, состоящая из различных микроорганизмов, населяющих некоторые биотопы организма (желудочно-кишечный тракт (ЖКТ), кожу, слизистые оболочки дыхательных путей). Функции микробиома многогранны, и влияния микроорганизмов простираются на многие физиологические процессы, происходящие в макроорганизме. Известны с давнего времени важные и первостепенные особенности «сотрудничества» между микрофлорой и организмом [1]. Важно отметить именно факт двустороннего воздействия, выработанный в сложном процессе эволюциии и позволяющий оптимально существовать как организму-носителю, так и бактериям, населяющим его. Особенно ярко такое взаимодействие проявляется, например, в способности микроорганизмов в ЖКТ синтезировать некоторые витамины (B12, K) — это позволяет говорить о пользе, приносимой микробиотой макроорганизму. Cложное взаимодействие представителей отдельных видов бактерий в каждом биотопе создаёт некоторую структуру, стремящуюся к сохранению своей целостности — данная способность охарактеризована как способность микроорганизмов к формированию «колонизационной резистентности». Подобный характер взаимодействия в микрофлоре предотвращает развитие несвойственных для данного биотопа бактерий и тем самым защищает макроорганизм от возможной патогенной микробной инвазии. Говоря о позитивных эффектах, которые макроорганизм может предложить микробиому, необходимо сказать о кооперации между ними в процессе пищеварения. Плохо усваиваемая клетчатка, проходя через толстый кишечник, подвергается действию бактериальных ферментов, и, таким образом, становится частично усваиваемой для макроорганизма, а частично служит питанием для бактерий. Аналогично при вскармливании младенца грудным молоком в ЖКТ попадают неусваиваемые олигосахариды, которые, проходя непереваренными до толстого кишечника, становятся пищей для определенных видов бактерий и формируют адекватную для макроорганизма микрофлору ЖКТ [2]. Несмотря на широкую распространенность этой информации, огромный объем новых знаний остается вне поля зрения врачей и студентов, не интересующихся данной проблемой. Исследования последних лет открыли огромную сферу неизученного взаимодействия микрофлоры и человеческого организма. Факты, полученные как в ходе экспериментов на животных моделях, так и в различных клинических испытаниях, позволяют говорить об участии микрофлоры в патогенезе заболеваний практически всех систем органов человека. Сюда относятся даже такие заболевания со сложной и до конца невыясненной этиологией, как атеросклероз, нейродегенеративные заболевания, аллергические реакции. В данной обзорной статье выбраны наиболее емкие, краткие и достоверные факты, полученные ведущими исследователями и опубликованные в рецензируемых международных журналах. Основная цель обзора — привлечение внимания к указанной проблеме врачей, студентов и исследователей, которые продолжат аналогичные исследования с целью подробного выяснения всех фактов, относящихся к этому сложному вопросу.
Одно из основных и наболее серьезных расстройств сердечно-сосудистой системы — атеросклероз. Факт взаимосвязи кишечного микробиома человека и этой сложной патологии подтверждается многочисленными исследованиями. В экспериментах на мышах была выявлена первостепенная роль особого метаболита микрофлоры — триметиламиноксида (ТМАО) — в патогенезе развития атеросклероза [3]. В двух группах лабораторных животных — мышей (одна группа состояла из молодых особей, вторая — из пожилых) были измерены уровни содержания ТМАО в крови. Было показано, что в группе пожилых мышей после применения у них антибиотиков и, соответственно, подавленной микрофлорой ЖКТ, резко снижался уровень указанного метаболита в крови, а в дальнейшем происходило снижение атеросклеротических изменений сосудов. Влияние ТМАО связывают с его способностью потенцировать окислительный стресс, а также воздействовать на целостность эндотелия [4].
Особенно интересной и одновременно неизвестной кажется способность микробиома ЖКТ влиять на функционирование центральной нервной системы (ЦНС), однако исследователи в последние годы все активнее обсуждают первостепенную роль микроорганизмов в развитии некоторых нарушений в нервной системе. Так, некоторые исследователи связывают патологическое изменение уровня липополисахарида — эндотоксина бактериальной стенки с развитием болезни Паркинсона — полагают, что липополисахарид оказывает нейротоксическое действие [5]. Не менее поразительным представляется факт воздействия микрофлоры на тяжесть течения эпилепсии, продемонстрированная в клинических исследованиях, и факт того, что кишечная микрофлора людей с легкой формой эпилепсией по составу ближе к микрофлоре здорового человека, чем микрофлора людей с тяжелой формой болезни [6].
Немаловажен факт участия микрофлоры в патогенезе таких расстройств иммунного ответа, как реакции гиперчувствительности (в частности, аллергии). Последние исследования, проведенные на детях, находящихся на грудном вскармливании, а так же на тех, кто находился на искусственном кормлении (последняя группа состояла из двух подгрупп — одни находили на искусственном вскармливании с добавлением неперевариваемых олигосахаридов (о которых упоминалось в начале статьи), другие — без добавления), показали выраженную связь между сходством в развитии микрофлоры ЖКТ у детей на грудном вскармливании и у детей, потреблявших в качестве добавки олигосахариды, и сниженны риск развития аллергии в этих группах, по сравнению с детьми, которые состояли исключительно на искусственном вскармливании — у них были обнаружены выраженные изменения микрофлоры по сравнению в другими группами и увеличенный риск развития аллергии в течение первого года жизни [2].
Выводы: Описанные выше факты двустороннего взаимодействия между микробиомом и различными заболеваниями позволяют говорить о высокой перспективности изучения данного аспекта патогенеза указанных расстройств и возможножности их терапевтического лечения. Необходимо привлечения внимания как можно большего числа исследователей к этой проблеме и проведение дополнительных экспериментов для ее изучения.
Литература:
- Медицинская микробиология, вирусология и иммунология: Учебник для студентов медициинских вузов / Под. ред. А. А. Воробьева. — 2-е изд., испр. И доп. — М.: ООО «Медицинское информационное агентство», 2012. — 704 с.: ил., табл. Стр. 88–93
- van den Elsen LWJ, Garssen J, Burcelin R, Verhasselt V. Shaping the Gut Microbiota by Breastfeeding: The Gateway to Allergy Prevention? Front Pediatr. 2019 Feb 27;7:47. doi: 10.3389/fped.2019.0004
- Brunt VE, Gioscia-Ryan RA, Richey JJ, Zigler MC, Cuevas LM, Gonzalez A, Vázquez-Baeza Y, Battson ML, Smithson AT, Gilley AD, Ackermann G, Neilson AP, Weir T, Davy KP, Knight R, Seals DR. Suppression of the gut microbiome ameliorates age-related arterial dysfunction and oxidative stress in mice. JPhysiol. (2019) Feb 4 — doi: 10.1113/JP277336
- Ke Y, Li D, Zhao M, Liu C, Liu J, Zeng A, Shi X, Cheng S, Pan B, Zheng L, Hong H. Gut flora-dependent metabolite Trimethylamine-N-oxide accelerates endothelial cell senescence and vascular aging through oxidative stress. Free Radic Biol Med. (2018) Feb 20;116:88–100.
- Dodiya HB, Forsyth CB, Voigt RM, Engen PA, Patel J, Shaikh M, Green SJ, Naqib A, Roy A, Kordower JH, Pahan K, Shannon KM, Keshavarzian A. Chronic stress-induced gut dysfunction exacerbates Parkinson's disease phenotype and pathology in a rotenone-induced mouse model of Parkinson's disease.// Neurobiol Dis. 2018 Dec 21. pii: S0969–9961(18)30768-X. doi: 10.1016/j.nbd.2018.12.012.
- Spinelli E, Blackford R. Gut Microbiota, the Ketogenic Diet and Epilepsy.// Pediatr Neurol Briefs. 2018 Sep 21;32:10. doi: 10.15844/pedneurbriefs-32–10
