Микробиота кишечника: что это такое и в чём её роль в организме человека

Микробиота кишечника: что это такое и в чём её роль в организме человека

В нашем организме около 30 триллионов клеток и почти столько же бактерий.


Последних особенно много в пищеварительной системе — это самое благоприятное место для микроорганизмов. Но не все бактерии вредны: микробиота, то есть уникальная совокупность микроорганизмов, необходима для здоровой и полноценной жизни. Без нее мы страдали бы от инфекций, которых обычно даже не замечаем, не могли бы питаться некоторыми продуктами, а наша иммунная система работала бы гораздо хуже.

Что мы знаем об этом удивительном мире микроорганизмов внутри нас? Из чего он состоит, по каким правилам живет и как можно улучшить его работу? Сейчас разберемся.

Что такое микробиота?

Микробиота — это уникальная совокупность микроорганизмов, которая есть у каждого живого существа. 

По нашему телу микроорганизмы распределены неравномерно, и в местах обитания бактерий – нишах – формируется свое особенное микробное сообщество: на коже, в полости рта, дыхательных путях и кишечнике.

***Разная микробиота: собственные наборы бактерий для кожи, полости рта, лёгких, влагалища, кишечника.

Кишечник — это самое замечательное место для развития микробиома. В нем тепло, регулярно появляется пища, а еще на него не влияют климат и многие другие факторы внешней среды. Поэтому нет ничего удивительного в том, что именно этот орган стал местом обитания сотен видов разных микроорганизмов и домом для самого обширного микробиома в нашем теле. 

Человек не приходит в этот мир с уже сформировавшейся микробиотой — она развивается и до, и после рождения. 

Первые колонизаторы проникают из организма матери и заселяют организм младенца еще до его появления на свет.

От рождения до введения первого прикорма и завершения грудного вскармливания — все это время бактерии продолжают заселять ЖКТ ребенка. Материнское молоко помогает формироваться хорошей микробиоте. Оно содержит бактерии, антитела и иммунные клетки — все, что нужно, чтобы организм маленького человека подружился с его новыми «микропассажирами» [1].

Примерно к трем годам у ребенка полностью формируется микробиота [2]. В течение всей жизни она будет меняться незначительно [3], а в пожилом возрасте ее состав станет менее разнообразным из-за процессов старения и влияния привычной пищи [4]. 


Микробиом, микробиота, микрофлора — в чем разница?

Термины «микробиом» и «микробиота» часто используются как синонимы, но различия между ними все-таки есть. 

Микробиота — это совокупность микроорганизмов определенной экосистемы (наше тело —  тоже своего рода макроэкосистема для различных микроорганизмов). Ее составляют не только бактерии — она включает еще и дрожжи, вирусы, археи и другие виды микроорганизмов. 

Микробиом — это совокупность генов микробиоты, ее коллективный геном. 

А вот термин «микрофлора» современные микробиологи считают устаревшим: по понятным причинам к флоре, то есть к миру растений, составляющие микробиома —  бактерии, грибы, вирусы, археи и др. — не относятся [5]. 

Кто населяет наш кишечник?

Кишечную микробиоту составляют триллионы микроорганизмов [6],  их можно разделить на три типа.

Комменсальные бактерии считаются «дружественными», поскольку с их помощь иммунная система оперативно реагирует на появление болезнетворных микроорганизмов, не давая им шанса размножиться и вытеснить полезных обитателей кишечника 

Условно-патогенные (оппортунистические) бактерии для здорового человека обычно безвредны. Но они резко размножаются при негативном воздействии на организм. Если человек получил травму, произошел сбой в иммунной системе или нарушился баланс в составе микробиоты, нейтральные микробы могут стать патогенными. Например, из-за стресса на фоне приема антибиотиков растет число оппортунистических бактерий [8,9].

Патогенные бактерии могут стать причиной болезни, но только если их количество слишком велико или микроб попал в организм с ослабленной иммунной защитой. Так, их попадание внутрь может привести к быстрому развитию инфекционного процесса. Поэтому их быстрое обнаружение – залог отсутствия болезни [7].

Функции кишечной микробиоты


Работа, которую выполняют бактерии кишечника, трудна и незаметна — по крайней мере, на первый взгляд. Однако именно микробиота нужна для выполнения нескольких важных функций организма [10]:

Пищеварение. Бактерии расщепляют пищевые волокна до таких соединений, которые могут всасываться в кровь. Некоторые сложные углеводы, например, целлюлозу, человек не может переварить, но благодаря микробам мы получаем энергию из клетчатки растений. 

Поддержка иммунитета. Микробиота нужна для эффективной работы иммунной системы: бактерии кишечника выступают в роли своеобразного «тренажера». А главное, обитатели микробиома постоянно конкурируют между собой, занимая свободное пространство, и места для патогенных микробов уже не остается.  

Синтез витаминов (К, группы В и других), которые всасываются в кишечнике вместе с пищей.

Этим перечнем функции микробиоты не исчерпываются. Исследования показывают [11], что бактерии в ее составе влияют на настроение, на работу нейромедиаторов и на уровень главного гормона стресса — кортизола.  

Все эти функции — пищеварение, помощь иммунной системе, синтез витаминов — выполняют далеко не все бактерии. Микробиота — это целая экосистема, где каждая часть микроорганизмов отвечает за свою задачу. Фактически, это орган в органе со своими особенностями и функциями. Мы получаем его при рождении и растем вместе с ним, формируя свой собственный, уникальный профиль микробиома. 

Что может влиять на микробиоту

Микробиота участвует во многих процессах, происходящих в организме, но при этом сама очень чувствительна. На ее состав влияют болезни, лекарства, особенно антибиотики, стресс, диета и т.д. Часто из-за неблагоприятных воздействий погибает целый вид бактерий, а иногда — даже несколько. Если работу одного исчезнувшего вида микробиота сможет хотя бы частично компенсировать, то при гибели нескольких видов возникает дисбаланс дисбиоз.

Почему не дисбактериоз? Этот термин отсылает нас к нарушению баланса исключительно среди бактерий. Но ведь в состав микробиоты входят также вирусы, грибы и другие простейшие. Поэтому правильнее говорить о дисбиозе.

Что же влияет на микробиоту? 

1. Рацион. Если в рационе много животных жиров и белков, в организме растет число бактерий Bacteroides. И наоборот, если человек чаще ест растительные продукты, в кишечнике преобладают бактерии Prevotella [12].

2. Состояние здоровья. Видовой баланс микробиоты ЖКТ изменяется из-за самых разных проблем со здоровьем: от ожирения [14] до гастрита, заболеваний кишечника [15] и даже болезней, не связанных с пищеварением (атеросклероза [16], астмы и аллергии) [17].

3. Лекарства. Антибактериальные препараты действуют неизбирательно и влияют не только на вредные бактерии, но и на всю кишечную экосистему. Появляются устойчивые к антибиотикам бактерии, которые начинают размножаться — потому что находятся в комфортных для себя условиях. Когда эти микроорганизмы начинают доминировать, организм теряет восприимчивость к антибиотикам [18].

4. География. У микробиома есть и национальные особенности — например, число бифидобактерий у итальянцев в 2-3 раза выше, чем у жителей других стран [13]

5. Генетика. Некоторые характеристики микробиома можно унаследовать — например, если у человека есть лактазная недостаточность, он потребляет в пищу меньше молочных продуктов. В таком случае в микробиоме будет значительно меньше лактобактерий – а значит, меньше их будет и в организме у потомков. [19]

Как улучшить микробиом кишечника

Самый простой и доступный способ заботы о собственном микробиоме это здоровый образ жизни. Пить достаточное количество воды, хорошо спать, много двигаться, питаться разнообразно и умеренно, избегать стресса — все эти рекомендации одинаково полезны как для общего самочувствия, так и для поддержания благоприятного состояния микробиоты. 

Если дисбиоз уже развился — например, из-за приема антибиотиков, можно помочь организму быстрее восстановить баланс сил с помощью пре- и пробиотиков.


Пребиотики — вещества, которые стимулируют рост полезных микроорганизмов. Если кратко, это еда для нужных нам бактерий. Источником этих полезных компонентов могут продукты растительного происхождения и обогащенные йогурты, а также БАДы. Большое число пребиотиков содержится в орехах, семенах, фруктах и цельнозерновых продуктах.


Пробиотики — культуры полезных микроорганизмов. Другими словами, это конкретные полезные бактерии, которые можно добавить в свой рацион. Они входят в состав различных кисломолочных продуктов с бифидо- и лактобактериями и выпускаются в виде БАДов. Исследования показывают, что лактоза (сахар в молочных продуктах) повышает выживаемость бактерий в ЖКТ, поэтому йогурты и кефиры с достаточным количеством микроорганизмов — это хорошие источники пробиотиков. 

Вопросы и ответы о микробиоте

Различается ли микробиота толстого и тонкого кишечника?

Да, различается — и по составу (количественному и качественному), и по функциям. Микробиота тонкого кишечника отвечает за защиту слизистой оболочки,  принимает активное участие в усвоении питательных веществ, участвует в иммунной защите нашего организма. 

Микробиом толстого кишечника это настоящий центральный реактор всего ЖКТ. От него зависит наше самочувствие. К тому же, в толстом кишечнике микробиоты в разы больше, чем в тонком. Поэтому мы чаще говорим о микробиоте толстого кишечника. 

Как узнать состояние своей микробиоты?

Есть несколько способов установить состав бактерий в организме. Чаще всего используется генетический тест, реже бактериальный посев. При генетическом исследовании из биоматериала в лаборатории выделяют ДНК всех видов бактерий и оценивают соотношение их численности. 

Если исследование нужно для лечения, назначить его и интерпретировать полученные результаты должен только лечащий врач. 

Связаны ли микробиоты разных органов?

Микробиоты рта, кожи, кишечника и даже урогенитального тракта — это разные наборы микроорганизмов, и, несмотря на связь органов, они не контактируют между собой. 

Тем не менее, микробиоты могут влиять друг на друга. Например, продолжительный прием определенных лекарств может привести к тому, что микробы желудка будут попадать в кишечник и там размножаться, приводя к дисбиозу.

Что такое "пересадка микробиоты"?

Это еще один способ восстановить баланс микроорганизмов, когда бактерии доставляются не стандартным способом, через весь ЖКТ, а сразу в нужную часть кишечника. Так микробы оказываются на нужном месте быстрее, но пересадка весьма трудоемка, и используют ее редко, только при очень тяжелых заболеваниях. Чаще всего достаточно классических методов лечения. 


Источники

[1] P. F. Perez, J. Dore, M. Leclerc, F. Levenez, J. Benyacoub, et. al.. (2007). Bacterial Imprinting of the Neonatal Immune System: Lessons From Maternal Cells?. PEDIATRICS. 119, e724-e732; https://pediatrics.aappublications.org/content/119/3/e724 

[2] Yatsunenko T., Rey F.E., Manary M.J., Trehan I., Dominguez-Bello M.G., Contreras M. et al. (2012). Human gut microbiome viewed across age and geography. Nature. 486, 222–227; https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3376388/

[3] Mackie R.I., Sghir A., Gaskins H.R. (1999). Developmental microbial ecology of the neonatal gastrointestinal tract. Am. J. Clin. Nutr. 69, 1035S—1045S; https://academic.oup.com/ajcn/article/69/5/1035s/4714919

[4] Е.Л. Никонова, Е.Н. Попова. Микробиота, Москва, 2019 http://gastro-rsmu.ru/wp-content/uploads/2017/06/mikrobiota.pdf

[5] Е. Головина. Микробиом кишечника: мир внутри нас. Биомолекула, 2016  https://biomolecula.ru/articles/mikrobiom-kishechnika-mir-vnutri-nas

[6] Valeria D'Argenio, Francesco Salvatore. The role of the gut microbiome in the healthy adult status. Clinica Chimica Acta (2015) https://www.researchgate.net/publication/270909805_The_role_of_the_gut_microbiome_in_the_healthy_adult_status

[7] Weiner H.L., da Cunha A.P., Quintana F., Wu H. (2011). Oral tolerance. Immunol. Rev. 241, 241–259 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3296283 

[8] Valérie Gaboriau-Routhiau, Sabine Rakotobe, Emelyne Lécuyer, Imke Mulder, Annaïg Lan, et. al.. (2009). The Key Role of Segmented Filamentous Bacteria in the Coordinated Maturation of Gut Helper T Cell Responses. Immunity. 31, 677-689; https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S107476130900404X 

[9] - Miller C.P., Bohnhoff M., Rifkind D. (1957). The effect of an antibiotic on the susceptibility of the mouse’s intestinal tract to Salmonella infection. Trans. Am. Clin. Climatol. Assoc. 68, 51–55; https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2248925/

[10] Лосева П. (2017). Чего от нас хотят микробы? «Чердак».https://biomolecula.ru/articles/chego-ot-nas-khotiat-mikroby#source-21

[11] Joe Alcock, Carlo C. Maley, C. Athena Aktipis. (2014). Is eating behavior manipulated by the gastrointestinal microbiota? Evolutionary pressures and potential mechanisms. BioEssays. 36, 940-949;http://dx.doi.org/10.1002/bies.201400071

[12] G. D. Wu, J. Chen, C. Hoffmann, K. Bittinger, Y.-Y. Chen, et. al.. (2011). Linking Long-Term Dietary Patterns with Gut Microbial Enterotypes. Science. 334, 105-108; https://science.sciencemag.org/content/334/6052/105

 [13] S. Mueller, K. Saunier, C. Hanisch, E. Norin, L. Alm, et. al.. (2006). Differences in Fecal Microbiota in Different European Study Populations in Relation to Age, Gender, and Country: a Cross-Sectional Study. Applied and Environmental Microbiology. 72, 1027-1033; https://aem.asm.org/content/72/2/1027

[14] Y. Sun, Y. Cai, V. Mai, W. Farmerie, F. Yu, et. al.. (2010). Advanced computational algorithms for microbial community analysis using massive 16S rRNA sequence data. Nucleic Acids Research. 38, e205-e205; http://dx.doi.org/10.1093/nar/gkq872

[15] Ben P. Willing, Johan Dicksved, Jonas Halfvarson, Anders F. Andersson, Marianna Lucio, et. al.. (2010). A Pyrosequencing Study in Twins Shows That Gastrointestinal Microbial Profiles Vary With Inflammatory Bowel Disease Phenotypes. Gastroenterology. 139, 1844-1854.e1;http://dx.doi.org/10.1053/j.gastro.2010.08.049

[16] Fredrik H. Karlsson, Frida Fåk, Intawat Nookaew, Valentina Tremaroli, Björn Fagerberg, et. al.. (2012). Symptomatic atherosclerosis is associated with an altered gut metagenome. Nat Comms. 3, 1245; http://dx.doi.org/10.1038/ncomms2266

[17] Yu Chen. (2007). Inverse Associations of Helicobacter pylori With Asthma and Allergy. Arch Intern Med. 167, 821; http://dx.doi.org/10.1001/archinte.167.8.821

[18] Miller C.P., Bohnhoff M., Rifkind D. (1957). The effect of an antibiotic on the susceptibility of the mouse’s intestinal tract to Salmonella infection. Trans. Am. Clin. Climatol. Assoc. 68, 51–55; http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2248925/

[19] Hall AB, Tolonen AC, Xavier RJ. Human genetic variation and the gut microbiome in disease. Nat Rev Genet. (2017) https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28824167/