Микробиоту всё чаще называют новым органом человеческого тела и даже вторым мозгом человека. Ещё недавно кишечные бактерии воспринимались в основном как что-то второстепенное: помогают пищеварению, иногда вызывают болезни, живут где-то внутри и не требуют особого внимания. Сегодня стало понятно, что эта внутренняя экосистема влияет на иммунитет, воспаление, настроение, обмен веществ, кожу, вес, реакцию на продукты и даже на работу нервной системы.
Кишечные бактерии стали важнейшей темой сразу для нескольких наук: гастроэнтерологии, иммунологии, неврологии, психиатрии, эндокринологии, диетологии, геронтологии и биотехнологий. У микробиоты обнаружили свойства, которые сильно меняют наши представления о человеческом организме. Человек — это не только его собственные клетки, но и огромная микробная система, которая живёт вместе с ним.
Есть даже смелая гипотеза, что кишечные бактерии могут влиять на наше сознание, эмоции, аппетит, тревожность и поведение. Правильнее сказать так: микробиота не управляет человеком как кукловод, но она постоянно создаёт биохимический фон, на котором работает мозг. Если этот фон спокойный, человек чувствует себя иначе. Если кишечник воспалён, микробиота нарушена, а слизистая раздражена, мозг получает совсем другие сигналы.
Что такое микробиота?
Микробиота — это собирательное название микроорганизмов, которые живут в симбиозе с человеком. В неё входят бактерии, грибы, вирусы, археи и другие микроскопические формы жизни. Они обитают на коже, во рту, в дыхательных путях, во влагалище, на слизистых оболочках и особенно активно — в кишечнике.
В бытовом представлении микробиота — это просто «много микробов». Когда мы видим рекламу пробиотиков, можно представить маленьких смешных жучков, которые живут в кишечнике и занимаются своими делами. Но реальная картина намного сложнее. Микробы не плавают отдельно сами по себе. Они связаны с поверхностью, где живут, с пищей, слизью, иммунными клетками, нервами и химическими сигналами организма.
Есть микроорганизмы полезные, нейтральные и потенциально опасные. Но микробов нельзя грубо разделить на «хороших» и «плохих» раз и навсегда. Один и тот же микроб может быть полезен в правильном месте и вреден в неправильном. В кишечнике он участвует в пищеварении, а в мочевыводящих путях может вызвать инфекцию. Всё зависит от контекста, количества и состояния иммунной системы.
Кишечную микробиоту можно представить как слоистый живой пирог рядом со слизистой оболочкой кишечника. С одной стороны — пища и микробы, с другой — тонкая слизистая, под ней иммунные клетки, сосуды и нервные окончания. Всё это постоянно взаимодействует.
Слизистая кишечника очень тонкая. Если кожа состоит из множества слоёв клеток и хорошо защищает нас от внешнего мира, то кишечная слизистая гораздо более уязвима. В некоторых участках это буквально один слой клеток, который отделяет содержимое кишечника от внутренней среды организма.
Сразу рядом со слизистой находится огромная часть иммунной системы. Часто говорят, что значительная доля иммунных клеток организма связана именно с кишечником. Это логично: кишечник каждый день встречается с едой, бактериями, вирусами, грибками, токсинами, аллергенами и продуктами обмена. Иммунитет должен постоянно решать, что пропустить, что проигнорировать, а с чем бороться.
Иммунные клетки могут образовываться в костном мозге, но многие из них проходят обучение и активную работу рядом с кишечником. Их задача — распознавать безопасные молекулы пищи, полезных микробов и настоящую угрозу. Если это обучение нарушено, организм может начать реагировать на обычные продукты, пыльцу или бытовые раздражители как на врагов.
К этому «пирогу» снизу подходят нервные волокна. Нервы соединяют кишечник с мозгом, а главный канал связи — блуждающий нерв. Поэтому кишечник не просто переваривает еду. Он постоянно сообщает мозгу, что происходит внутри: спокойно ли там, есть ли воспаление, хватает ли питания, работает ли моторика, не появилась ли угроза.
Именно поэтому микробиоту всё чаще называют новым органом. У неё нет одной плотной формы, как у сердца или печени, но она выполняет функции органа: участвует в обмене веществ, иммунной регуляции, защите слизистой, производстве активных веществ и передаче сигналов в мозг.
Что такое микробиом?
Раньше чаще использовали слово «микрофлора». Этот термин появился в те времена, когда микробов условно относили к чему-то похожему на растительный мир. Тогда казалось, что достаточно пересчитать основные виды бактерий, назвать несколько групп и понять, как они работают.
Позже стало ясно, что всё намного сложнее. В кишечнике живут сотни и тысячи видов микроорганизмов, и они не просто находятся рядом. Они обмениваются веществами, конкурируют, помогают друг другу, подавляют патогенов, реагируют на питание, стресс, антибиотики, сон, возраст, гормоны и образ жизни.
Поэтому появилось более современное понятие — микробиом. Микробиом — это не только сами микробы, но и их гены, продукты обмена, взаимодействия между ними и влияние на организм хозяина.
Если микробиота — это «кто живёт», то микробиом — это «что вся эта система умеет делать». Это уже не просто жучки в кишечнике, а полноценная динамическая сеть, которая постоянно взаимодействует с человеком.
Современная наука изучает не только названия бактерий, но и функции: кто производит короткоцепочечные жирные кислоты, кто расщепляет клетчатку, кто влияет на желчные кислоты, кто поддерживает слизистый барьер, кто связан с воспалением, кто помогает усваивать питательные вещества, а кто активируется на фоне сахара, стресса и ультрапереработанной еды.
Сколько бактерий в нашем кишечнике?
Долгое время в популярных статьях писали, что в кишечнике человека живёт около 100 триллионов бактерий, а микробов в 10 раз больше, чем собственных клеток человека. Сегодня эти оценки уточнили. Более современные расчёты говорят примерно о 38 триллионах бактерий и около 30 триллионах человеческих клеток у среднего взрослого человека. То есть соотношение ближе не к 10:1, а примерно к 1:1.
Но смысл от этого не меняется: бактерий внутри нас всё равно колоссально много. Это не случайная горсть микробов, а огромная биологическая система, сопоставимая по масштабу с самим человеческим телом.
Микробы намного меньше человеческих клеток, поэтому огромное количество организмов помещается внутри кишечника. В старых популярных источниках часто говорили о 1–2 килограммах микробной массы. Современные оценки осторожнее, но главное не вес, а активность: даже небольшая масса микробов производит огромное количество химических сигналов.
В кишечнике бактерии расположены неравномерно. В желудке их меньше из-за кислой среды. В тонком кишечнике их больше, но всё ещё сравнительно умеренно. Самая высокая концентрация микробов находится в толстом кишечнике. Именно там происходит основная микробная ферментация.
Такое расположение не случайно. Сначала организм извлекает из еды то, что может переварить своими ферментами: белки, жиры, крахмалы, простые сахара, часть витаминов и минералов. Затем остатки пищи, особенно клетчатка и устойчивый крахмал, доходят до толстого кишечника, где за работу берутся бактерии.
Это можно назвать второй фазой пищеварения. В первой фазе работает сам человек, во второй — его микробы. Они расщепляют то, что наши ферменты не могут переварить, и производят короткоцепочечные жирные кислоты, витамины, сигнальные молекулы и другие полезные вещества.
В популярных объяснениях иногда говорят, что благодаря микробам человек может получить до 30% дополнительной пользы из еды. Для современного человека эта цифра обычно завышена, но сама идея верная: нормальная микробиота помогает извлекать из пищи больше биологической пользы, особенно из растительных волокон.
Человек с богатой и устойчивой микробиотой получает от овощей, зелени, бобовых, круп, ягод и ферментированных продуктов намного больше, чем человек с бедной микробиотой и дисбиозом. Один и тот же салат для разных людей может работать по-разному, потому что разные микробы по-разному его перерабатывают.
Когда мы ходим в туалет, мы теряем микробов?
Да, часть микробов регулярно покидает организм вместе со стулом. Это нормальный процесс обновления. В каловых массах значительную долю сухой массы действительно составляют бактерии и микробные остатки.
Это не потеря в плохом смысле. Если стул регулярный, значит внутри идёт активная жизнь: микробы размножаются, перерабатывают пищевые волокна, обновляются и выходят наружу вместе с непереваренными остатками.
Регулярный стул — один из простых бытовых признаков того, что кишечник работает. Для многих людей нормой является стул от нескольких раз в неделю до нескольких раз в день, но если человек ходит в туалет регулярно, без боли, без сильного напряжения, без постоянного вздутия и чувства неполного опорожнения, это хороший сигнал.
В бытовой логике один раз в день — удобный ориентир. Если человек каждый день спокойно ходит в туалет, часто это означает, что питание, вода, движение, моторика и микробиота находятся в более рабочем состоянии.
У современного взрослого населения проблемы со стулом очень распространены. Запоры, нерегулярный стул, вздутие и тяжесть становятся особенно частыми с возрастом. После 70 лет многие люди действительно оценивают день по очень простому критерию: получилось ли нормально сходить в туалет.
Детей это тоже касается. Если ребёнок в течение дня не сходил в туалет, он может стать капризным, раздражительным, беспокойным или хуже спать. Кишечник и нервная система у детей тесно связаны, и дискомфорт в животе быстро отражается на поведении.
Откуда у новорождённого берётся микробиота?
Микробиота ребёнка начинает формироваться с самых первых дней жизни, а часть микробных сигналов может появляться ещё до рождения. Самый мощный старт происходит во время родов, кормления, контакта с матерью, кожей родителей, домом и окружающей средой.
Если ребёнок рождается естественным путём, он проходит через родовые пути и получает часть микробов от матери. Это важный момент раннего заселения организма. Микробы помогают запускать обучение иммунной системы и формирование кишечной экосистемы.
Дети, рождённые кесаревым сечением, получают другой старт микробиоты. Они меньше контактируют с влагалищной микрофлорой матери и больше — с микробами кожи, воздуха, медицинской среды и окружающих людей. У таких детей в исследованиях чаще находят отличия в раннем микробиоме.
С кесаревым сечением в наблюдательных исследованиях связывают более высокий риск некоторых иммунных и аллергических состояний, включая атопию и астму. Это не означает, что кесарево сечение обязательно приведёт к болезни. Это означает, что раннее формирование микробиоты может быть одним из факторов, влияющих на обучение иммунной системы.
Грудное вскармливание помогает компенсировать часть различий. Грудное молоко — это не просто питание. Оно содержит иммунные факторы, олигосахариды, биоактивные вещества и микробы, которые помогают формировать кишечную микробиоту младенца.
Если ребёнок родился через кесарево сечение или не вскармливался грудью, это не означает, что микробиота обречена. Бытовой путь передачи микробов тоже важен: объятия, контакт с родителями, братьями и сёстрами, домашними животными, природой, растениями, землёй и обычной живой средой.
Когда мы обнимаемся, гладим друг друга, играем с животными, гуляем на природе, работаем с землёй, трогаем растения, ребёнок получает микробное разнообразие из окружающего мира. Именно это разнообразие помогает иммунной системе учиться.
Теория гигиены и почему стерильность не всегда полезна
С конца прошлого века активно обсуждается теория гигиены, а затем более современная biodiversity hypothesis — гипотеза биоразнообразия. Суть простая: если ребёнок растёт в слишком стерильной среде, его иммунная система получает меньше контакта с безопасными природными микробами и может хуже учиться отличать опасное от безобидного.
Дети, которые растут в среде, где всё постоянно стерилизуется, где мало природы, животных, земли, растений и живого микробного разнообразия, могут иметь более высокий риск иммунных нарушений. Иммунитету нужно обучение. Если его не учить на безопасных сигналах, он может начать чрезмерно реагировать на пыльцу, продукты, шерсть, пыль или другие обычные раздражители.
За последние годы интересный эксперимент провели в Финляндии. В городские детские сады добавляли элементы природной среды: лесную подстилку, дёрн, растения и возможность играть с землёй. Через несколько недель у детей менялись микробиота кожи и кишечника, а также признаки иммунной регуляции.
Это не значит, что ребёнку нужно специально есть грязь. Но это значит, что контакт с природой, землёй, растениями и разнообразной средой может быть важным для нормального развития иммунной системы.
Эволюционно детёныши животных всегда контактировали с землёй, телом матери, растениями, шерстью, молоком и микробами окружающей среды. Человек как вид тоже развивался не в стерильной квартире, а в постоянном контакте с природным микробным миром.
Если ребёнок испачкался на прогулке, потрогал землю, листья, траву или домашнее животное, это не всегда повод для паники. Разумная гигиена нужна, но жизнь в постоянной войне с микробами может лишать иммунную систему естественного обучения.
Иммунная система должна определить, какие микробы нам полезны, какие нейтральны, а какие опасны. У детей с атопией и аллергиями это обучение может идти иначе. Атопия — это группа аллергических состояний, где важную роль играет наследственная предрасположенность, но окружающая среда и микробиота тоже участвуют.
Дети с недостаточно развитым микробным разнообразием могут аномально реагировать на безопасные вещи: продукты питания, пыльцу, шерсть, бытовую пыль и другие обычные факторы. Поэтому микробиота кишечника связана не только с животом, но и с лёгкими, кожей и иммунитетом в целом.
Сколько видов микробов живёт в кишечнике?
В кишечнике человека могут жить тысячи видов микроорганизмов, но у каждого человека набор индивидуален. У одного больше бактерий, перерабатывающих клетчатку. У другого — больше микробов, связанных с переработкой белков и желчных кислот. У третьего микробиота беднее после антибиотиков, стресса и однообразного питания.
В 2020-е годы базы данных кишечных бактерий быстро расширились. Учёные описывают всё больше видов, включая те, которые раньше невозможно было культивировать в лаборатории. Современные методы секвенирования позволяют изучать не только тех микробов, которых удалось вырастить, но и тех, чью ДНК удалось обнаружить.
Самые известные группы полезных микробов — лактобактерии и бифидобактерии. Они часто встречаются в пробиотиках, ферментированных продуктах и научно-популярных материалах о кишечнике.
Молочнокислая флора особенно важна. Эти бактерии можно получить из ферментированных продуктов: квашеной капусты, кимчи, натурального йогурта, кефира, айрана, мацони и других традиционных кисломолочных продуктов.
Молочнокислые бактерии умеют делать среду более кислой. В кислой среде многим патогенным микробам, плесени и грибкам сложнее размножаться. Именно поэтому ферментация тысячелетиями помогала людям сохранять пищу без холодильников.
Ферментация — один из древнейших способов обработки еды. Человечество использует её тысячи лет: от Южной Америки до Индии, от Кавказа до Крайнего Севера. Квашеные овощи, кисломолочные продукты, ферментированные напитки, соевые продукты, рыба, зерновые закваски — всё это примеры работы микробов на пользу человеку.
Ферментированные продукты интересны не только тем, что могут содержать живые микробы. Даже если часть бактерий погибла, в продукте остаются органические кислоты, ферменты, пептиды, витамины и другие вещества, образовавшиеся в процессе ферментации.
Лактобактерии, бифидобактерии и кишечная палочка
Лактобактерии — важная группа молочнокислых бактерий. Они могут жить в кишечнике, во влагалище, на слизистых и в ферментированных продуктах. У женщин они помогают поддерживать кислую среду влагалища и защищать слизистые от чрезмерного роста патогенов.
Бифидобактерии особенно важны в раннем возрасте. У младенцев, особенно на грудном вскармливании, бифидобактерии могут занимать большую долю микробиоты. Они помогают перерабатывать компоненты грудного молока и участвуют в формировании иммунной системы.
Третья известная группа — Escherichia coli, или кишечная палочка. Это палочковидная бактерия, широко распространённая в нижней части кишечника теплокровных животных и человека.
Кишечная палочка — интересный микроорганизм. У здорового человека в кишечнике могут жить безопасные штаммы E. coli, и их присутствие само по себе не является проблемой. Более того, некоторые штаммы участвуют в нормальной микробной экосистеме.
Но E. coli бывает разной. Есть обычные кишечные штаммы, а есть патогенные варианты, которые приобретают опасные гены, токсины или устойчивость. Тогда знакомый микроорганизм превращается в источник тяжёлой инфекции.
Хороший пример — крупная вспышка E. coli O104:H4 в Европе в 2011 году. Сначала подозревали испанские огурцы, но позже источник связали с проростками и семенами пажитника. Вспышка привела к тысячам случаев заболевания и десяткам смертей. Эта история хорошо показывает: проблема не в названии бактерии, а в конкретном штамме и его свойствах.
Иммунная система может воспринимать знакомую группу бактерий как обычную, но если у микроба появились опасные факторы вирулентности, ситуация резко меняется. Поэтому микробиота — это не просто список видов, а набор конкретных штаммов, генов и функций.
Почему микробиота похожа на второй мозг
Кишечник называют вторым мозгом не случайно. В нём есть энтеральная нервная система — огромная сеть нервных клеток, которая может управлять многими процессами пищеварения автономно. Кишечник не ждёт каждую секунду команды из головы, он сам регулирует сокращения, секрецию, чувствительность и движение пищевого комка.
Но кишечник не изолирован. Он постоянно общается с головным мозгом через блуждающий нерв, иммунные молекулы, гормоны, короткоцепочечные жирные кислоты, желчные кислоты, серотонин, ГАМК, дофаминовые пути и другие сигнальные системы.
Около 90% серотонина организма связано с кишечником. Этот серотонин не просто делает человека счастливым, а участвует в моторике, чувствительности и работе пищеварительной системы. Но через общую ось кишечник — мозг состояние кишечника всё равно может отражаться на настроении и поведении.
Если микробиота нарушена, может усиливаться воспаление, меняться проницаемость кишечного барьера, ухудшаться сон, повышаться тревожность, появляться тяга к сладкому и снижаться устойчивость к стрессу. Если микробиота получает клетчатку, ферментированные продукты, разнообразную еду и спокойный режим, сигналы от кишечника к мозгу могут становиться более стабильными.
Поэтому выражение «микробиота — второй мозг» не нужно понимать буквально. Бактерии не думают вместо нас. Но они создают химическую среду, которая влияет на то, как мозг работает, как мы реагируем на стресс, как чувствуем голод, насыщение, усталость и удовольствие.
Главный вывод
Микробиота — это не просто микробы в кишечнике. Это живая экосистема, которая тесно связана со слизистой, иммунитетом, нервной системой, гормонами, обменом веществ и мозгом.
Микробиом — более широкое понятие. Оно описывает не только сами микроорганизмы, но и их гены, функции, продукты обмена и взаимодействия с человеком.
В кишечнике живут десятки триллионов бактерий, и самая большая их концентрация находится в толстом кишечнике. Именно там они перерабатывают клетчатку, производят полезные соединения и помогают поддерживать слизистый барьер.
Микробиота формируется с рождения: через родовые пути, грудное молоко, контакт с родителями, животных, растения, землю, пищу и окружающую среду. Слишком стерильная жизнь может мешать иммунной системе нормально обучаться.
Молочнокислые бактерии, бифидобактерии и безопасные штаммы кишечной палочки — важные участники нормальной микробной экосистемы. Но один и тот же вид бактерий может быть полезным или опасным в зависимости от штамма и условий.
Главная мысль этой части: человек живёт не один. Внутри нас есть огромная микробная цивилизация, и от того, как мы её кормим, защищаем и развиваем, зависит здоровье всего организма.