Сегодня поговорим о том, как кишечные микробы определяют наше здоровье и сознание. Мы привыкли связывать своё здоровье с образом жизни, экологией, погодными условиями, генетической предрасположенностью к определённым заболеваниям. Однако мы редко задумываемся о том, что миллиарды бактерий внутри нас могут влиять не только на боль в животе и высыпания на коже, но и на развитие сахарного диабета, астмы, атеросклероза и даже на наши мысли, эмоции и поведение.
Лишь одна из десяти клеток в теле человека является собственно человеческой. Остальные девять — это различные микроорганизмы. В основном бактерии и грибы. Это бактериальное сообщество, которое составляет до одного-двух килограммов от всей массы тела человека, называют микробиомом.
И самое главное — каждая бактерия кишечника тесно взаимодействует с организмом своего хозяина: в обмен на всевозможные питательные и противовоспалительные вещества, витамины, производимые микробами, мы позволяем им жить внутри себя.
Недооценённые друзья
До недавнего времени роль кишечных бактерий в обмене веществ у человека недооценивалась. С возникновением в середине 2000-х технологий высокопроизводительного секвенирования ДНК смогли получать информацию о микробном составе напрямую из образца их естественного места обитания. В случае микрофлоры кишечника используют образцы кала, из которых выделяют всю бактериальную ДНК (полногеномный метод).
Выяснилось, что существует взаимосвязь между доминированием бактериального рода Bacteroides в микрофлоре у европейцев и преобладанием в их долгосрочном рационе животных белков и жиров, в то время как род Prevotella больше ассоциирован с приёмом растительной пищи.
McDonald's против иммунитета и здорового сознания
Анализ многих тысяч образцов кала дал учёным полное представление о том, как должен выглядеть здоровый микробиом и как он отличается у людей в самых разных регионах. Так, например, у жителей мегаполисов (таких как Москва и Санкт-Петербург) чаще всего превалирует так называемая "западная диета" с обилием жиров, белков и простых сахаров. Это приводит к абсолютному доминированию в микрофлоре бактериального рода Bacteroides. Это признак нездорового питания: фастфуд, жирная и сладкая пища. Bacteroides, а также другие бактериальные роды, сосуществующие с ним, являются эффективными производителями пропионовой и уксусной кислоты — их избыток может привести к повреждению стенки кишечника.
Совершенно иная картина у племени охотников-собирателей хадза, обитающих в Африке. Они питаются исключительно натуральной, лично добытой пищей. У хадза микробиом был разнообразней и содержал множество бактерий из отдела Firmicutes.
Бактерии из этой ветви специализируются на разложении отдельных видов пищевых волокон, не перевариваемых человеком, и при этом производят ряд веществ, включая витамины, которые потребляются как организмом хозяина, так и другими бактериями. Но самое главное — многие Firmicutes производят масляную кислоту (основной источник энергии для эпителия кишечника). Кроме того, это мощный противовоспалительный фактор.
К увеличению числа бактерий отдела Firmicutes приводит потребление таких продуктов, как цельнозерновые злаки, отруби, некоторые фрукты. Употребление жирной пищи, напротив, может изменить вашу микрофлору не в лучшую сторону: более жирная еда изменяет состав желчи. Это приводит к росту бактерий, устойчивых к таким условиям, например, Bilophila wardsworthia, способную вызывать воспалительные заболевания.
Ещё один примечательный обитатель кишечника — это пристеночная бактерия Akkermansia miciniphila. Обитает она в слизистой оболочке кишечника, которая состоит в основном из муцина. Это биомаркер нормального метаболизма и веса: повышение её численности наблюдается у худых людей, а также связано с нормальным обменом глюкозы. При воспалительных процессах и диабете 2-го типа её количество в микробиоме снижается.
Enterobacter может в незначительном числе встречаться у здоровых людей. Однако при увеличении её популяции, попадании в другие органы и системы, бактерия способна вызывать различные патологии воспалительного характера. Количество этого микроорганизма повышается при рационе, содержащем сладости. Потенциально Enterobacter может стать причиной развития воспаления органов желудочно-кишечного тракта и мочевыводящих путей. Некоторые виды способствуют развитию метаболического синдрома.
Микробиом россиян
По сравнению с жителями Европы и США, наш микробиом отличается большей долей бактерий из отдела Firmicutes, что, вероятно, связано с достаточно высоким уровнем потребления гречневой и овсяной круп, а также овощей. Поскольку в этом отделе много полезных бактерий, производящих масляную кислоту, они вносят весомый вклад в защиту организма россиян от разнообразных воспалительных процессов. Однако если говорить о населении Москвы и городов-миллионников, то им нужно обратить особенное внимание на достаточное наличие пищевых волокон в рационе, поскольку микробиом москвичей чаще имеет "бактероидный тип", вероятно, в силу популярности в столице многочисленных сетей фастфуда и бургерных.
Также в России довольно много людей, у которых преобладает род Prevotella — это родственник Bacteroides, который, однако, отличается "любовью" к пищевым волокнам. Превотеллы способны переваривать такие сложные пищевые волокна, как гемицеллюлоза, их доля часто повышена у племён Амазонии и Африки, в питании которых преобладают натуральные продукты с высоким содержанием растительной клетчатки. Они встречаются также и у европейцев, потребляющих много волокон и мало мяса. Показано, что при переходе на диету, богатую клетчаткой, увеличение уровня превотелл связано с нормализацией обмена глюкозы, что способствует поддержанию нормального веса и предотвращению диабета.
Волшебные волокна
Взаимосвязь между содержанием в еде неперевариваемых сложных волокон (пищевой клетчатки) и микробиома — один из важнейших факторов поддержания здоровья. Волокна проходят через весь желудочно-кишечный тракт, не будучи расщеплёнными, и попадают в толстый кишечник — место, где пребывает основная масса микробиома человека. Эти не усваиваемые нами остатки пищи являются основой питания кишечных бактерий.
Ранее считалось, что волокна в основном нужны для того, чтобы облегчать прохождение пищи по кишечнику. Однако сейчас известно, что часть из нескольких сотен видов кишечных бактерий расщепляет клетчатку, превращая её в короткоцепочечные жирные кислоты (КЖК), которые поступают в организм человека и играют важную роль в поддержании здоровья. В связи с этим волокна также называют пребиотиками.
Если посмотреть детальнее, то пищевые волокна — это не какое-то одно вещество, а несколько десятков типов химических соединений разной структуры, например, инулин, пектин, несколько типов резистентного крахмала и множество других. Оказалось, что разные виды бактерий имеют различные предпочтения и специализируются на каком-то одном, "своём" типе волокон.
Современный человек, придерживающийся "западной диеты", часто получает недостаточно много волокон с пищей. Уже сейчас ясно, что с этим связана повышенная частота метаболических нарушений, воспалительных заболеваний кишечника и других серьёзных проблем со здоровьем в развитых странах. Продукты с высоким содержанием клетчатки — цельнозерновые каши, овощи и фрукты — или пребиотики — сами волокна, добавляемые в пищу — поддерживают численность различных полезных видов микробов в кишечнике и, как следствие, здоровье человека.
Здоровый кишечник — здоровый дух
Влияют ли кишечные микробы на психику людей, нам пока полностью достоверно неизвестно. В 2013 году была показана взаимосвязь микробиома и аутизма у детей, однако детали механизма этого влияния до сих пор не ясны. А вот на мышей бактерии воздействуют очень сильно.
В 2015 году нейрофизиологи из Государственного университета Орегона обнаружили, что увеличение в рационе мышей количества углеводов и жиров приводит к изменениям в микробиоме кишечника и связанными с ними ухудшениями в когнитивной гибкости, кратковременной и долговременной памяти.
Оказалось, что после изменения диеты уже на пятой неделе можно было пронаблюдать значительные изменения в балансе микрофлоры. Одновременно с этим изменились и результаты в поведенческих экспериментах. Когда учёные передвигали ориентиры в водном лабиринте Морриса, мыши с нормальной диетой довольно быстро приспосабливались и вновь обучались находить платформу за максимально короткое время. Однако мыши, потреблявшие много углеводов, испытывали трудности в переобучении и долго не могли запомнить новый путь. Такой феномен называется низкой когнитивной гибкостью. Косвенно он свидетельствует и об ухудшении процессов памяти.
А в более раннем эксперименте в таком же водном лабиринте Морриса нейрофизиологи исследовали стрессоустойчивость мышей: как долго они смогут плавать, пытаясь найти платформу, и насколько силён будет гормональный ответ на стресс. Выяснилось, что мыши из группы, получавшей полезную для них бактерию Lactobazillus rhamnosus JB-1, плавали намного дольше, а гормонов стресса в крови у них было значительно меньше. Происходило так, по мнению учёных, из-за взаимосвязи кишечника и мозга посредством блуждающего нерва.
Впрочем, существует и альтернативная теория. Согласно ей, возможный механизм воздействия микробиома на психику и поведение связан с нейротропным фактором мозга (brain-derived neurotrophic factor). В целой серии исследований было показано, что изменение микрофлоры кишечника снижает экспрессию этого белка в гиппокампе. А эта структура мозга отвечает за память, ориентацию в пространстве.
Какая бы теория не была верной - вполне точно можно говорить о прямом влиянии состава бактерий в толстом кишечнике на поведение, реакции мозга и эмоциональное состояние человека.
Так что осознанности Вам в выборе типа питания и глубокого внутреннего мира!