Змінюють настрій та бережуть від алергії. Як крихітні мікроби "керують" організмом людини від народження до смерті

Мікробіом кожної людини унікальний та закінчує формуватися у віці чотирьох років.

Людський організм містить близько трильйона мікробів. Ці крихітні симбіонти не просто співіснують з людьми, а від самого народження впливають на нашу поведінку, зовнішній вигляд, самопочуття та здатність протистояти загрозам. 

Кожна людина має свій індивідуальний мікс мікробів - мікробіом. Він є настільки особливим, що дві людини можуть не мати у ньому жодних спільних мікробних організмів, зазначає National Geographic

Проте як саме мікроби впливають на людей на різних етапах їхнього життя: від народження до смерті? Читайте у матеріалі ТСН.ua.

Чому мікроби потрібні немовлятам

В утробі матері плід майже не стикається з мікробами. Вперше він зустрічає їх у великій кількості під час проходження пологових шляхів, а під час вагінальних пологів вкривається мікробами, що живуть у піхві, а також піддається впливу бактерій кишківника матері.

Ці "материнські" мікроби відразу починають колонізувати кишківник новонародженого, вступаючи в своєрідну розмову з імунними клітинами, що розвиваються. Таким чином, мікробіом готує імунну систему до здорового функціонування в подальшому житті.

Натомість коли дитина народжується шляхом кесаревого розтину, вона не проходить цього шляху і "знайомиться" з зовсім іншими мікробами, які отримує з грудного молока, рук медсестри та навіть лікарняної постільної білизни.

мікроби 2
Escherichia coli - бактерія, що живе у кишківнику людини/ MARTIN OEGGERLI

Це може мати серйозні наслідки.  2018 року учений Пол Вілмс з Люксембурзького університету опублікував дослідження, у якому порівняв мікроби у калі 13 дітей, народжених вагінально, та 18, народжених за допомогою кесаревого розтину, а також взяв мазки з піхви у матерів. З'ясувалося, що немовлята, народжені за допомогою розтину, мали значно менше бактерій, що виробляють ліпополісахариди, важливі для розвитку імунної системи. 

Такі занижені показники фіксувалися протягом щонайменше п’ятьох днів після народження, проте згодом "вирівнялися". Однак, на думку Вілмса, це усе одно може мати довготривалі наслідки для імунітету. Адже саме у перші дні імунні клітини відповідно реагують на сторонні агенти. Вчений вважає, що через це діти, народжені за допомогою кесаревого розтину, більш схильні до появи проблем з імунною системою, включно з алергією, запальними захворюваннями та ожирінням.

Як мікроби пов'язані з алергічними реакціями

У поширеності алергії звинувачують багато факторів. Серед них не лише пологи за допомогою кесаревого розтину, а й і усе більше використання антибіотиків, що можуть знищити захисні бактерії.

Проте минулоріч Кетрін Наглер та її колеги з Чиказького університету вирішили перевірити, чи пов'язане зростання дитячої харчової алергії з мікробами у їхньому кишківнику. Учені опублікували дослідження, у якому вивчали вісім шестимісячних дітей, половина з яких мала алергію на коров’яче молоко, половина - ні.

Мікробіоми двох груп були досить різними, наявна була одна закономірність. Здорові діти мали бактерії, типові для їхнього віку. Натоміть діти з алергією мали мікроорганізми, більш властиві для дорослих. У немовлят, які страждають на алергію, перехід від дитячого мікробіома до мікробіома дорослих відбувався з нетиповою швидкістю.

мікроби функції
tsn.ua

Щоб краще дослідити феномен, Гаглер з колегами взяли фекальні зразки дітей і переселили наявні там бактерії до мишей, народжених за допомогою кесаревого розтину і вирощених у стерильних умовах. 

З'ясувалося, що коли миша отримувала трансплантат від здорової дитини, то набувала захисних бактерій, що запобігали алергічній реакції на коров'яче молоко. А трансплантати дітей, що страждали на алергію, сприяли появі алергічної реакції.

Подальший аналіз показав, що за захист від алергії відповідав унікальний для людських немовлят вид бактерії - Anaerostipes caccae, з класу Clostridia. Він також запобігає алергії на арахіс.

"Погані" мікроби і акне

Мікробіом може бути пов'язаний і з схильністю дітей до висипань. Так, багато підлітків мають шкіру, середовище якої сприятливе до двох типів Cutibacterium acnes – бактерії, близько пов'язаної з акне.  Більшість її штамів є нешкідливими або навіть корисними – більше того,  вона є невід'ємим складником нормального мікробіому обличчя та шиї.

Проте наявність поганого типу штаму може бути проблемою. Він є одним з ключових елементів, потрібних для появи акне. Іншими є шкірне сало (яке виробляється сальними залозами, щоб підтримувати шкіру вологою), забиті волосяні фолікули та запальна реакція.

Дослідження Медичної школи університету Вашингтона в Сент-Луїсі встановило, що єдиний ефективний метод лікування акне, що призводить до тривалої ремісії – використання ізотретиноїну.

Він частково змінює шкірний мікробіом, зменшує кількість у ньому бактерій C. Acnes та збільшує різноманітність шкірного мікробіому загалом. У більш різноманітному середовищі погані штами C. acnes пристосовуються важче.

Посилення спортивних здібностей?

Впливають мікроби і на більш прозаїчні речі на кшталт спортивних здібностей. Це встановили 2015 року учені з Гарвардського університету. Протягом двох тижнів вони збирали фекальні зразки бігунів Бостонського марафону – один тиждень до змагання, а інший – після нього. Згодом їх порівняли з аналізами контрольною групи – 10 людей, що не займалися бігом.

З'ясувалося, що після марафону бігуни мали значно вищий вміст бактерії Veillonella atypica у своїх зразках, ніж люди, для яких цей вид спорту був невластивим. 

мікроби
Вкриті бактеріями губи людини / MARTIN OEGGERLI

"Це було свого роду відкриттям через унікальний метаболізм бактерії Veillonella, яка використовує лактат замість джерела енергії. Це змусило нас замислитися над тим, чи не метаболізує Veillonella лактат, що виробляється м'язами у спортсменів. І якщо так – чи може ін'єкція Veillonella змусити людей, що не є атлетами, проявляти кращі спортивні результати?"  - зазначив Олександр Костік з Центру діабету "Джослін" та Гарвардської медичної школи.

Учені вирішили перевірити свою гіпотезу на лабораторних мишах. Вони вилучили бактерію Veillonella з фекальних зразків одного з бігунів та ввели бактерію 16 мишам з нормальним мікробіомом.

Потім учені поставили мишей на маленькі бігові доріжки та змусили їх бігати до повного виснаження. Те ж саме зробили й з контрольною групою з 16 мишей, яким ввели бактерію, що не бере участі у метаболізмі лактату.

З'ясувалося, що перша група могла бігати на 13% довше, ніж контрольна – а отже, мікробіом відіграє ключову роль у тому, наскільки добре організм виконує фізичні навантаження. Дослідження 2016 року встановило, що мікробіом впливає й на ментальний стан.

Протягом нього учені зробили мишам фекальні трансплантації від людей, які були у депресії, та людей, що перебували у нормальному психічному стані. Миші, які отримали "ін'єкцію" депресії, поводилися зовсім інаше. 

Секрет молодості

Примітно, що повністю мікробіом формується ще до того, як людині виповнюється чотири роки. І лише радикальні зміни – наприклад, зміна дієти, режиму спортивних навантажень, переїзд у інше місце, вживання антибіотиків – можуть його змінити. Протягом життя він змінюється за досить передбачуваною схемою, тож лише на основі мікробіому учені здатні розрахувати вік людини.

Цей метод називається "мікробіомовий годинник старіння" та працює за допомогою штучного інтелекту. Вперше його застосував стартап з Гонконгу Insilico Medicine, який зібрав відкриті дані мікробіомів 1165 людей у Європі, Азії та Північній Америці.

Приблизно одна третя зразків належала людям, яким було близько 20-30 років, інша третина – особам 40-50-річного віку. Решта - представникам старшого покоління (60-90 років). Ці зразки учені використали у машинному навчанні, а потім застосовували штучний інтелект, щоб встановити вік власників інших 10% мікробіомів.

"Мікробіомний годинник старіння"  спрацював досить точно – похибка від реального була не більшою, ніж чотири роки. Проте що саме це говорить про фізичні зміни, які відбуваються у організмі людини з віком (а саме, ослаблення імунітету, систематичні запалення та кволість)?

Відповідь на це запитання намагалися знайти дослідники з англійського Інституту Бабрагама в Кембриджі. Вони розмірковували над тим, чи матиме трансплантація фекальних зразків від молодих мишей старіший представникам відновлювальний ефект.

Перед трансплантацією у старих мишей спостерігалося суттєве зниження імунної реакції клітинних мас, що вистилають тонкий кишечник, відомих як пластири Пейєра. Проте після трансплантації вони повернулися більш здорового стану. А отже  - пересадка мікробіому може бути секретом більш здорової старості.

Еволюція, безсумнівно, наклала свій відбиток на те, який вигляд має і як функціонує людське тіло. І він не завжди приємний. Є речі, які були корисними колись давно, а зараз лише дошкуляють і приносять дискомфорт. Інші ж не просто неприємні, а смертоносні. Детальніше - у матеріалі. 

Відео Які бактерії живуть на екранах телефонів та як від них захиститись – експеримент ТСН

5 годин на день сучасна людина в середньому витрачає на мобільний телефон. Перевіряє його приблизно 85 разів на добу. З цим ґаджетом ми обідаємо, спимо, працюємо і вчимося. Він настільки увійшов в сучасне життя, що медики рекомендують змінити правила гігієни - мити не тільки руки, але й щоденно обробляти телефон. 

Які бактерії живуть на екранах телефонів та як від них захиститись – експеримент ТСН

Залиште свій коментар