Такое недоедание характерно для стран с низким уровнем продовольственной безопасности – технический термин, который означает, что у людей нет надежного доступа к полноценной пище, которую они могли бы себе позволить. Нельзя ли решить проблему тем, чтобы просто давать людям побольше еды? Не всегда. Увеличение количества потребляемых калорий в виде риса или кукурузы не работает. Исправить положение могла бы пищевая добавка на основе арахисового масла, обогащенная сахаром, витаминами и микроэлементами, – добавка, которая, как показывает одно исследование, может спасти 85 % страдающих от недоедания детей в Африке к югу от Сахары.
Но как быть с оставшимися 15 %? Как выяснилось, добавка на основе арахисового масла им не помогает. Причина, по всей вероятности, заключается в том, что квашиоркор – это болезнь не только недоедания, но и микробиома. Исследование показывает, что арахисовую добавку можно сделать более эффективной, если ввести в нее дозу антибиотиков, достаточную для того, чтобы убить вредных микробов в организме больного ребенка[78].
Еще более удивительно, что иногда микробы играют более важную роль, чем диета. Многие из таких исследований проводятся в Малави, в том числе в лаборатории Джеффри Гордона. Ученые брали образцы кала у однояйцевых близнецов, которые питались одинаково, но один был болен, а другой – здоров. Затем микробов из этих образцов переносили генетически идентичным, свободным от бактерий мышам.
Мыши, получившие микробов здорового близнеца, были в полном порядке. В то же время мыши, получившие микробов больного квашиоркором, в течение трех недель теряли треть своего веса и умирали, если не получали лечения. При этом спасти их можно было при помощи той же самой добавки на основе арахисового масла, которую давали больным детям, с соответствующей заменой их микробиома на здоровый[79]. Это дает все основания предполагать, что квашиоркор не вызывается дефицитом белка, как считали раньше: сама болезнь гнездится в микробиоме, а недоедание играет лишь роль спускового крючка.
Как ни парадоксально, но микробиом может наказать нас как устойчивой тучностью, так и хроническим истощением. Остается только надеяться, что осознание этого обстоятельства поможет решить проблемы как развитых, так и бедных стран.
Постепенно выявляются некоторые общие тенденции, характеризующие связь между отдельными заболеваниями и микробиомом. В частности, мы узнали, что кишечные микробные сообщества, отличающиеся низким разнообразием, связаны с ожирением[80], воспалительными заболеваниями кишечника[81] и ревматоидным артритом[82].
Изините, если вам кажется, что я говорю очевидные вещи, но я не устаю повторять: сила – в (микробном) разнообразии. Человек, который всегда слушает исключительно один и тот же музыкальный жанр или представителей только одной политической партии, оказывается не готов к широкой дискуссии о музыке или политике. Так и наш организм терпит поражение, если он не сталкивался с разнообразием микробов.
Мы также выяснили, что бактерии, которые вызывают воспалительные процессы – в особенности протеобактерии (E. coli и родственные ей виды) и некоторые разновидности фирмикут (Firmicutes) из класса клостридий (Clostridium), – связаны с такими проблемами, как хроническая диарея, воспалительные заболевания кишечника и (согласно результатам некоторых исследований) ожирение. Существуют индивидуальные патогенные организмы, вроде вызывающего холеру холерного вибриона (Vibrio cholera), которые тоже могут быть поводом для беспокойства. Тем не менее само по себе наличие у вас в организме определенного патогена необязательно означает, что в вашей индивидуальной микробной экосистеме возникнут проблемы.
Все это поднимает еще один интересный вопрос: распространяется ли влияние наших микробов за пределы нашего кишечника?
4. “Ось кишечник – мозг”: как микробы влияют на наше настроение, разум и многое другое
Допустим, что живущие внутри нас микробы в самом деле влияют на наше здоровье или объем талии. Но наши разум, настроение, поведение – то, что и определяет нашу личность, – уж эти-то явления наверняка имеют исключительно человеческую природу?
Может быть, и нет.
Пусть это звучит безумно, однако появляется все больше и больше свидетельств того, что микробы играют роль и в нашем характере, и в настроении. Каким образом микроорганизмы могут влиять на наше поведение? Оказывается, соответствующих механизмов гораздо больше, чем мы можем представить.
Из своего командного пункта внутри нашего тела микробы не только регулируют наше пищеварение, усвоение лекарств и выработку гормонов – взаимодействуя с нашей иммунной системой, они могут влиять и на наш мозг. Собирательное название всех путей, по которым микробы могут это делать, – “ось микробиом – кишечник – мозг”[83][84], и понимание того, как устроена эта ось, может оказаться чрезвычайно важным для изучения психических и нервных расстройств.
Например, сегодня уже известно, что в депрессии есть воспалительный компонент и многие полезные бактерии в кишечнике вырабатывают короткоцепочечные жирные кислоты, такие как бутират, способствующие питанию клеток, выстилающих кишечник, чтобы уменьшить воспаление. Микробиом связали с депрессией совсем недавно, когда было обнаружено, что бактерии Oscillibacter вырабатывают химическое вещество, действующее как естественный транквилизатор, имитирующий действие нейромедиатора ГАМК (этот нейродиметиатор – гамма-аминомасляная кислота – понижает нервную активность мозга и может привести к депрессии)[85]. Способность почвенных микробов, например микобактерии вакка (Mycobacterium vaccae), модулировать иммунную систему человека давно известна, и некоторые исследователи даже предполагают, что это свойство можно использовать для создания вакцины против стресса и депрессии[86]. В частности, Грэм Рук из Университетского колледжа Лондона утверждает, что недостаточный контакт с нашими старыми друзьями – почвенными микробами, воздействию которых мы подвергались на протяжении всей истории, но теперь, в своем неумеренном стремлении к чистоте, свели к нулю, – это причина распространения многих заболеваний, в том числе диабета, артрита и депрессии.
Более того, учитывая ту роль, которую микроорганизмы играют в химии нашего тела, можно предположить, что они влияют и на формирование нашего разума. В этом плане особый интерес представляет аутизм. В нескольких работах сообщается, что кишечные микробиомы детей с синдромом аутизма отличаются от микробиомов обычных детей (часто братьев и сестер)[87]. Тем не менее, поскольку аутизм часто сопровождается кишечными расстройствами, в частности диареей, которая сама по себе изменяет микробиом, трудно сказать, является ли причиной этих отличий аутизм или диарея.
Саркиз Мазманьян, настоящий волшебник и лауреат премии Макартура, преподаватель микробиологии в Калифорнийском технологическом институте, создал на основе микробиома фантастическое средство для лечения симптомов аутизма у мышей. И где же, спросите вы, он берет мышей-аутистов? Мазманьян их делает сам. Для этого он вводит беременной мыши двухцепочечную РНК, которая химически сходна с ДНК, но играет в клетке другую роль. Иммунная система матери воспринимает эту молекулу как вирус и резко активизируется: повышая температуру тела и уровень цитокинов (информационных молекул, определяющих выживаемость клеток), в пылу сражения погибает и часть нормальной микрофлоры. В результате иммунная система и микробиом у потомства таких мышей отличаются от нормы, причем проявляется набор симптомов, характерный для аутизма у человека, когнитивные и социальные расстройства: например, эти мыши предпочитают проводить время в одиночестве, а не в обществе других мышей. Они совершают повторяющиеся действия – например, как одержимые, закапывают шарики. И у них проблемы с желудочно-кишечным трактом.
Мазманьян обнаружил, что некоторые из этих симптомов, по-видимому, связаны с веществом 4-EPS (4-этилфенол), которое в избытке вырабатывается измененным микробиомом. Впрыскивание нормальным мышатам 4-этилфенола воссоздает аутизмоподобные симптомы. А если потом давать этим мышам пробиотический штамм бактериодов фрагилис (Bacteroides fragilis), то можно избавиться от части симптомов, включая желудочно-кишечные и когнитивные расстройства[88]. Однако прежде чем бежать в аптеку за B. fragilis, подумайте о том, что некоторые штаммы бактерий, полезные для одного вида, могут быть смертельно опасными для другого. Пока не будут проведены достоверные испытания на людях, применять пробиотик для лечения аутизма преждевременно и даже опасно.
