Когда мы говорим о микробиоме, мы говорим в первую очередь о пищеварительном тракте, где обитает более 90 процентов микроорганизмов организма. Но и другие регионы тоже полны жизни. Микробы колонизируют везде, где внутренняя часть тела встречается с внешней: глазами, ушами, носом, ртом, влагалищем, анусом, мочевыми путями. Есть также микробы на каждом дюйме кожи, с высокой концентрацией в подмышках, в паху, между пальцами ног и в пупке.
И вот действительно удивительная вещь: у каждого из нас есть определенная смесь микробов, которая отличается от всех остальных. основываясь на текущих наблюдениях, два человека могут иметь нулевое перекрытие в микробных видах своих микробиомов, говорит Роб Найт из Центра Микробиомных инноваций при Калифорнийском университете в Сан-Диего. “Мы можем отслеживать объекты или поверхности, которые люди прикасаются к этому человеку, сопоставляя следы микробиома кожи.” Может быть, когда-нибудь полицейские следователи пойдут на место преступления и возьмут образцы кожных микробов, точно так же, как они сейчас пылятся на отпечатки пальцев.
МЛАДЕНЧЕСТВО
Плод внутриутробно живет практически без микробов. Затем он протискивается вниз по родовому каналу, где сталкивается с буйством бактерий. Во время вагинальных родов ребенок купается в микробах, которые живут во влагалище; он также подвергается воздействию бактерий кишечника матери, когда его лицо проходит мимо ее промежности и ануса. Эти материнские кишечные микробы сразу же начинают колонизировать собственную кишку новорожденного, вступая в своеобразный разговор с развивающимися иммунными клетками. Таким образом, очень ранний микробиом подготавливает иммунную систему к здоровому функционированию в дальнейшем.
Однако, когда ребенок рождается путем кесарева сечения, он пропускает это воздействие. Его кишечник засеян различными микробами-не из кишечника матери и влагалища, а из ее кожи и грудного молока, рук медсестры, даже больничной постели. Эти ранние различия могут иметь последствия, которые длятся всю жизнь.
В 2018 году Paul Wilmes из Люксембургского Центра системной биомедицины при университете Люксембурга опубликовал исследование 13 младенцев, рожденных вагинально и 18 С помощью кесарева сечения. Он и его коллеги проанализировали микробы в стуле новорожденных и их матерей, а также вагинальные мазки от матерей. Кесарево сечение у младенцев имело значительно более низкие уровни бактерий, образующих липополисахариды, которые являются основным стимулом развивающейся иммунной системы. Сокращение продолжалось не менее пяти дней после рождения-достаточно, считает Вильмс, чтобы иметь долгосрочные последствия для иммунитета.
В конечном счете, обычно к первому дню рождения, микробиомы кесарева сечения младенцев и вагинально рожденных детей в значительной степени одинаковы. Но Уилмс считает, что различия, которые он наблюдал в первые несколько дней жизни, означают, что у детей с кесаревым сечением может отсутствовать период “прайминга”, когда иммунные клетки настроены соответствующим образом реагировать на чужеродные агенты. Более скудная микробная популяция детей с кесаревым сечением в эти первые дни может объяснить, почему они более склонны к целому ряду проблем иммунной системы позже, включая аллергию, воспалительные заболевания и ожирение.
Вильмс говорит, что однажды детям, рожденным с помощью кесарева сечения, можно будет давать пробиотики, полученные из конкретных штаммов бактерий, обнаруженных у их матерей, которые теоретически могли бы посеять их кишечник полезными микробами. Однако такая пробиотическая терапия все еще находится далеко в будущем.
ДЕТСТВО
Пищевые аллергии стали настолько распространенными, что многие школы ограничивают то, что дети могут принести из дома, например, арахисовое масло и бутерброды с желе, боясь вызвать аллергическую реакцию одноклассника. В Соединенных Штатах 5,6 миллиона детей страдают от пищевой аллергии, что составляет от двух до трех случаев в каждом классе.
Считается, что этот рост обусловлен многими факторами, включая увеличение числа родов в кесаревом сечении и чрезмерное использование антибиотиков, которые могут уничтожить защитные бактерии. Кэтрин Нэглер и ее коллеги из Чикагского университета задались вопросом, Может ли рост детской пищевой аллергии быть связан с микробной смесью в кишечнике детей. В прошлом году они опубликовали исследование восьми шестимесячных младенцев у половины из них была аллергия на коровье молоко, у другой-нет. Они обнаружили, что микробиомы групп были совершенно разными: здоровые дети имели бактерии, ожидаемые в типично развивающихся детях их возраста, в то время как дети с аллергией на коровье молоко имели бактерии, более характерные для взрослых.
У аллергических младенцев обычно медленное прогрессирование от младенческого микробиома до взрослого происходило “со скоростью деформации", говорит Наглер.
Используя образцы фекалий, Нэглер и ее коллеги пересадили кишечные бактерии от младенцев в ее исследовании в мышей без микробов-мышей, рожденных с помощью кесарева сечения и выращенных в стерильных условиях, чтобы у них не было микробов вообще. Когда мыши получали трансплантаты от здоровых младенцев, они получали защитные бактерии, которые предотвращали аллергическую реакцию на коровье молоко. Но когда трансплантаты были от аллергических младенцев, мыши не получили защитные бактерии и имели аллергическую реакцию.
Дальнейший анализ показал, что один вид бактерий, в частности, который является уникальным для человеческих младенцев— Anaerostipes caccae, из класса Clostridia—по-видимому, был наиболее уместен в защите первой группы мышей. Этот вид был из той же семьи в пределах Clostridia, что команда Nagler определила в более раннем исследовании как защитный от аллергии.
Нэглер, который является президентом и соучредителем Чикагского стартапа лекарств ClostraBio, надеется проверить терапевтический потенциал этих бактерий в лабораторных мышах—и в конечном итоге у аллергических пациентов. Первая проблема заключалась в том, чтобы найти где-то в кишечнике полезные бактерии, чтобы приземлиться. Даже в нездоровом микробиоме, говорит Нэглер, все ниши уже заполнены; чтобы клостридия вошла, должно выйти что-то еще. Таким образом, Клострабио разработал препарат, который очищает нишу в микробиоме.
Нэглер и ее коллеги давали лекарство мышам и после этого настаивали их с разнообразие клостридиями клопов, вместе с диетическим волокном которое ободряет их рост. Она надеется начать клинические испытания по лечению клостридии у людей в течение следующих двух лет, с конечной целью дать его детям с пищевой аллергией.
Кишечные микробы также могут быть связаны с другими детскими заболеваниями, такими как диабет 1 типа. В Австралии ученые собрали образцы стула у 93 детей с семейным анамнезом сахарного диабета типа 1 и обнаружили, что у тех, кто продолжал развиваться болезнь, уровень энтеровируса а в их стуле был выше, чем у тех, кто не развивал диабет.