Ваша кожа — это самая внешняя часть вашего тела, но знаете ли вы, что она тесно связана с некоторыми из ваших самых внутренних частей? В микробиоме вашего кишечника есть целое сообщество крошечных живых существ, которые играют важную роль в вашем здоровье.
Знаете ли вы, что существует сообщество микроскопических живых существ, которые сделали ваше тело своим домом? Однако не беспокойтесь — по большей части бактерии, грибки, вирусы и археи (группа древних одноклеточных организмов), которые живут в вашем теле и на нем, — ваши друзья.
Каждое сообщество известно как микробиом, и за последние два десятилетия ученые провели массу исследований микробиома кишечника. Оказывается, кишечный микробиом связан почти со всеми аспектами здоровья человека, связан со всем, от воспалительных заболеваний кишечника до беспокойства и депрессии, и даже с функцией вашей иммунной системы.
Исследователи заметили эту связь, сравнив микробиомы кишечника пациентов с заболеванием и людей, у которых этого заболевания не было. Они обнаружили, что определенные виды будут присутствовать в разных количествах, либо чрезмерно, либо недостаточно, а иногда просто полностью отсутствовать. По мере того, как исследовательские технологии становятся более продвинутыми (см. «Последовательность событий» ниже), возможности исследователей точно определять виды, играющие роль в возникновении состояния, улучшаются.
Чему могут научить нас наши микробы
Наряду с определением того, какие виды ответственны за различные заболевания и реакции, исследователи теперь выясняют, что делают эти микробы и как их функции влияют на нас. Для этого они смотрят, что микробы производят в процессе своей жизни: продукты, известные как метаболиты.
«У нас в кишечнике обитает большое сообщество микробов, и все они быстро переваривают любые углеводы или белки, которые находят в окружающей среде, и производят тысячи различных соединений», — объясняет Алена Прибыл, кандидат наук, старший научный сотрудник и научный сотрудник Microba, Австралийская компания, которая проводит новаторские исследования микробиома и его влияния на здоровье. Некоторые из этих микробных соединений всасываются через клетки, выстилающие наш кишечник, и попадают в нашу систему кровообращения, которая распределяет их по всему телу. Затем они могут влиять на все, от иммунной системы до кожи. Доктор Прибыл говорит, что эти метаболиты, вероятно, являются связующим звеном между микробиомом и болезнью. Хотя исследователи уже выяснили некоторые способы, которыми определенные микробные метаболиты помогают регулировать иммунную систему, многие другие эффекты ждут своего открытия.
При кожных заболеваниях, таких как атопический дерматит (экзема), в процесс, вероятно, вовлечены как микробиом кожи, так и микробиом кишечника. (Да, существует и микробиом кожи !) У людей с атопическим дерматитом наблюдается снижение уровня специфических метаболитов, вырабатываемых кожными микробами и уменьшающих воспаление. Кроме того, исследования показали, что у младенцев, испытывающих недостаток необходимых типов кишечных бактерий, нарушается часть функций иммунной системы, и они могут подвергаться большему риску развития этого заболевания. Необходимы дополнительные исследования, но есть надежда, что когда-нибудь они приведут к созданию методов лечения, содержащих только те виды бактерий или даже только те метаболиты, которые необходимы организму.
Питание для здоровья микробиома
На данный момент, что мы можем сделать, чтобы иметь счастливый кишечный микробиом и быть здоровыми? Ответ на удивление прост. «Лучшее, что вы можете сделать, — это придерживаться здоровой диеты с большим количеством разнообразных источников клетчатки», — говорит доктор Прибыл. «Существует тесная связь со здоровым микробиомом кишечника и употреблением в пищу различных растительных продуктов, таких как орехи, семена, фрукты, овощи и злаки, такие как лебеда, овес и ячмень».
Исследования на мышах показали, что ваша диета влияет на функцию микробиома, который, в свою очередь, через метаболиты влияет на функцию вашей иммунной системы. В 2021 году исследование, проведенное исследователями из Национального института рака и Онкологического центра доктора медицины Андерсона, показало, что пациенты с меланомой, получающие иммунотерапию, которые потребляли больше клетчатки, не менее 20 граммов в день, выживали дольше без каких-либо признаков ухудшения заболевания по сравнению с теми, у кого недостаточно ежедневное потребление клетчатки. А в 2022 году крупное когортное исследование Королевского колледжа Лондона показало, что здоровый микробиом, достигнутый за счет здорового питания, приводит к наилучшему ответу на иммунотерапию.
Хотя может показаться, что это то, что вы слышали на протяжении всей своей жизни, доктор Прибыл говорит: «Исследования микробиома кишечника теперь помогают нам понять, почему важно иметь здоровое питание».
"Цепочка событий
Хорошо, потерпите нас для небольшого урока геномики здесь. Когда у ученых есть образец микробиома, им нужны инструменты для его анализа. Раньше ученые идентифицировали бактерии и сортировали их по группам родственных видов — роду — на основе характеристик, которые они могли увидеть под микроскопом, таких как их форма. Но два неродственных вида могут выглядеть очень похожими, и этот метод основан на возможности выращивать бактерии в лаборатории, что не всем бактериям нравится делать.
Более точный способ идентифицировать организм и нарисовать его генеалогическое древо — это посмотреть на его ДНК в процессе, называемом секвенированием. За последние 20 лет или около того в большинстве исследований микробиома использовался тип секвенирования ДНК, известный как секвенирование 16S рРНК. Название этого метода связано с рибосомным геном 16S, который есть у всех бактерий и архей. Близкородственные бактерии будут иметь одни и те же вариации внутри этого гена, и, таким образом, ученые могут точно сгруппировать виды в свой род, хотя они не могут точно идентифицировать отдельные виды, когда смотрят только на один ген.
Однако в 2004 году ученые опубликовали метод секвенирования всей ДНК в образце, а не только одного гена. Это позволяло им идентифицировать виды бактерий в образце, а иногда даже подвиды или штаммы. «Это называется метагеномикой, имея в виду тот факт, что вы секвенируете все геномы организмов, которые есть в образце», — объясняет доктор Прибыл.
Когда секвенирование было впервые изобретено, оно было настолько дорогим, что почти никто не мог его сделать. Но цены на секвенирование генов упали менее чем на 1% по сравнению с тем, что было два десятилетия назад, что сделало этот процесс доступным для лабораторий по всему миру. В дополнение к идентификации видов исследователи могут использовать этот метод, чтобы выяснить, какие гены присутствуют в бактериях. Это может помочь исследователям понять, что на самом деле делает микробиом.
