Микробиота человека: для каких бактерий наше тело стало домом

Из чего состоит человеческое тело? Внутренние и внешние органы, вода — это мы все изучили еще на школьных уроках анатомии. Другая половина тела — множество микроорганизмов, которые составляют микробиоту — «чужеродные» бактерии по всему нашему телу, которые, пока они остаются в балансе, помогают нам быть здоровыми. Организм человека содержит триллионы специализированных клеток — крошечных строительных блоков, которые собираются вместе, чтобы поддержать развитие и функционирование организма. Но клетки человека — не единственные «материалы», из которых состоят наши тела. На самом деле, мы живем в симбиозе с триллионами микроорганизмов. Именно о них мы вам сегодня расскажем.

Мнение ученых на этот счет

Исследователи долго обсуждали пропорцию соотношения клеток человека и микроорганизмов в организме в среднем. Оценки колебались, но последнее исследование, посвященное изучению этого вопроса, которое появилось в PLOS Biology в 2016 году, предполагает, что у нас в организме и на теле примерно столько же микроорганизмов, сколько клеток человека. В дополнение к бактериям и вирусам, эти микроорганизмы включают в себя археи, примитивные организмы без ядра, и эукарию, тип с ядром, которое защищает его хромосомы. Все они вместе составляют различные микробиоты: сообщества микроорганизмов, присутствующие в разных местах на теле человека или в его организме.

Почему бактерии важны для здоровья

Различные микробиоты составляют микробиом человека: совокупность сообществ микроорганизмов распространяется по всему человеческому организму. Скопления микроорганизмов в разных частях тела играют решающую роль в поддержании нашего здоровья — хотя для этого необходимо, чтобы количество различных видов бактерий, грибов и других микроорганизмов оставалось в балансе. Когда этот баланс нарушается и, например, один вид бактерий перенаселен, это может привести к инфекциям и другим проблемам со здоровьем. Эта функция описывает различные организмы, обитающие в кишечнике, рту, влагалище и матке, пенисе, коже, глазах и легких.

Кишечная среда

Наиболее обсуждаемой средой для колонизации микроорганизмов, особенно бактерий, является кишечник человека. Исследования показывают, что желудочно-кишечный тракт человека содержит обширную «коллекцию бактерий, архей и эукариотов», которые играют важную роль в гомеостазе кишечника, помогая поддерживать здоровье желудочно-кишечного тракта. Исследования также показали, что кишечные бактерии смягчают связь между кишечником и мозгом посредством взаимодействия с кишечной нервной системой и другими механизмами, которые могут быть гормональными или иммунологическими. Основными бактериальными типами в кишечнике являются Firmicutes и Bacteroidetes, которые составляют 90% кишечной микробиоты. Другими являются актинобактерии, протеобактерии, Fusobacterua и Verrucomicrobia. К ним относятся некоторые знакомые бактериальные группы или роды из рода Firmicutes, такие как Lactobacillus, который известен своим положительным влиянием на здоровье. Этот список, однако, не является исчерпывающим. Согласно скомпилированным данным, в желудочно-кишечном тракте человека насчитывается около 2172 видов бактерий.

Другие микроорганизмы, присутствующие в кишечнике, представляют собой вирусы, но не те, которые обычно вызывают заболевание. Это тип, называемый «бактериофаги» — буквально, пожиратели бактерий, — которые помогают поддерживать микробный баланс путем захвата внутренней деятельности бактерий. Бактериофаги «составляют подавляющее большинство вирусного компонента кишечного микробиома», и исследователи утверждают, что частью их роли является заражение определенных бактерий для сохранения здорового баланса микроорганизмов в кишечнике. Тем не менее, многое о них остается плохо понятым.

Микроорганизмы во рту

Как и в кишечнике, во рту также содержатся многочисленные бактерии, необходимые для гомеостаза. «Широкий спектр микроорганизмов присутствует в полости рта. Он находится в постоянном контакте и, как было показано, уязвим к воздействию окружающей среды», — объясняют авторы обзора, опубликованного в Journal of Oral and Maxillofacial Pathology в 2019 году. Они продолжают, отмечая, что «различные поверхности во рту колонизируются преимущественно бактериями полости рта», в зависимости от типа поверхности, к которой они прилипают, например, щеки, языка или зубов. Микробиота полости рта содержит 12 бактериальных типов — Firmicutes, Fusobacteria, Proteobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes, Chlamydiae, Chloroflexi, Spirochaetes, SR1, Synergistetes, Saccharibacteria и Gracilibacteria — с несколькими видами, названными или не названными. Но во рту также находятся другие микроорганизмы, а именно простейшие, наиболее распространенными из которых являются Entamoeba gingivalis и Trichomonas tenax, а также грибы и вирусы. В ротовой полости насчитывается 85 родов грибов, включая Candida, Cladosporium, Aureobasidium, Saccharomycetales, Aspergillus, Fusarium и Cryptococcus. «[Микробиота полости рта] играет решающую роль в поддержании гомеостаза полости рта, защите полости рта и предотвращении развития заболеваний», — пишут авторы обзора 2019 года.

Женские урогенитальные зоны

Гениталии и мочевыводящие пути человека также содержат большое количество микроорганизмов. Исследования показывают, что во влагалище «бактерии доминируют», хотя какие именно бактерии и в каких количествах ответить не так просто. Недавние исследования показывают, что количество бактериальных популяций во влагалище может не только колебаться на разных этапах менструального цикла, но также может различаться у людей разных рас и этнических групп. Некоторые типы бактерий, идентифицированных во влагалищном канале, включают Lactobacilli, Prevotella, Dialister, Gardnerella, Megasphaera, Eggerthella и Aerococcus. «Микробиота влагалища человека играет ключевую роль в профилактике ряда урогенитальных заболеваний, таких как бактериальный вагиноз, дрожжевые инфекции, инфекции, передаваемые половым путем, инфекции мочевыводящих путей и ВИЧ-инфекция», — говорится в обзоре PNAS. Вот почему специалисты советуют проявлять крайнюю осторожность, когда дело доходит до интимной гигиены: многие продукты могут разрушить тонкий бактериальный баланс в этой области. Врачи рекомендуют промывать наружные половые органы водой без мыла несколько раз в день, либо использовать средство с чуть подкисленной средой.

Кроме того, мало что известно о микробиоте матки. Ученые начали изучать этот вопрос только недавно. Одно исследование показало, что Lactobacillus и Flavobacterium оказались наиболее распространенными бактериями в матке, независимо от того, беременна ли женщина. Мало что известно также о микробиоте женского мочевого пузыря и уретры. В исследовании, опубликованном в Current Opinion in Urology в 2017 году, отмечается, что «подавляющее большинство исследований здоровья мочи проводилось без ведома или учета микробиоты мочи у женщин». После недавних исследований выяснилось, что наиболее распространенными типами бактерий в женской уретре являются Lactobacillus, за которыми следуют Gardnerella, Corynebacterium, Streptococcus и Staphylococcus. Авторы одного опыта выдвигают гипотезу, что бактериальные популяции женских нижних мочевых путей могут варьироваться в зависимости от возраста, уровня сексуальной активности и того, вступил ли человек в менопаузу или нет.

Мужские урогенитальные зоны

Если исследователи до сих пор мало знают о микробиоте женских урогенитальных областей, они, похоже, еще меньше знают о тех бактериях, которые присутствуют в мужской мочеполовой области. Одно исследование, проведенное в 2010 году, выявило различия в микробных сообществах при обрезании по сравнению с необрезанными пенисами в независимом от культуры исследовании. Более конкретно, бактерии семейства Clostridiales и Prevotellaceae оказались более распространенными на необрезанных половых членах. Авторы газеты отмечают, что такие различия могут играть роль в воспалении и подверженности инфекциям. «У мужчин, которые не обрезаны, значительно больше бактерий на половом члене, и типы бактерий также очень разные», — отметил соавтор исследования доктор Синди Лю в интервью.

На коже

Как и в кишечнике, в коже человека содержится множество бактерий и грибов. В обзоре, опубликованном в журнале Nature Reviews Microbiology в 2018 году, объясняется, что популяции бактерий сильно различаются по регионам кожи, а также зависят от ряда факторов, таких как влажность кожи и количество натурального масла или кожного сала. Согласно обзору, «в сальных участках преобладали виды Propionibacterium, в то время как бактерии, которые процветают во влажной среде, такие как Staphylococcus и Corynebacterium, были преимущественно многочисленными во влажных областях, включая изгибы локтей и ступней».

Наиболее распространенными микроорганизмами на коже человека являются бактерии, а наименее распространенными являются грибы. По словам исследователей, по всему телу и на коже рук грибы рода Malassezia являются наиболее распространенными. Напротив, комбинация Malassezia, Aspergillus, Cryptococcus, Rhodotorula и Epicoccum, среди прочих, наиболее распространена на коже ног.

Бактерии на коже могут служить для предотвращения проникновения патогенных микроорганизмов и развития болезней, в зависимости от того, какие колонии преобладают. Как пишут авторы исследования: «Взаимодействия между членами микробиоты как формируют резидентное микробное сообщество, так и предотвращают колонизацию патогенными бактериями в процессе, называемом „устойчивость к колонизации“. В определенных условиях, — продолжают они, — бактерии, которые обычно полезны для их хозяев, могут стать патогенными. Многие распространенные кожные заболевания связаны с изменениями в микробиоте, которые называются дисбиозом».

В легких

Мы часто думаем о бактериях в легких только в контексте респираторных заболеваний. Однако бактерии присутствуют и в здоровых легких. Некоторые из наиболее распространенных бактериальных типов в здоровых легких — Firmicutes, Bacteriodetes, Proteobacteria, Fusobacteria и Actinobacteria, согласно обзору от 2017 года. Когда тонкий баланс бактериальных популяций в легких нарушается, это может привести к развитию таких заболеваний, как астма и хроническая обструктивная болезнь легких. Например, при астме количество бактерий Haemophilus и Neisseria увеличивается, а количество Prevotella и Veillonella уменьшается. Это подтверждает гипотезу о том, что дисбиоз микробиома легкого может быть основной причиной астмы. Команда, представившая обзор 2017 года, подчеркивает необходимость дальнейшего изучения механизмов, связанных с микробиотой, которые могут влиять на здоровье легких, отмечая, что «в будущих исследованиях следует учитывать возможные сложные взаимодействия между бактериями, вирусами и грибами».

Микробиом человека является сложной системой, и исследователи продолжают узнавать больше о его важной роли в здоровье человека и его заболеваниях. В дальнейшем ученые стремятся глубже погрузиться в загадки этого микрокосмоса.