Микроб в желудке: причины появления, симптомы заболевания, диагностика и способы лечения

Содержание

При бактериях в желудке- РЕШЕНИЕ ЕСТЬ

Желудок теперь в норме! При бактериях в желудке— Смотри- Справилась сама, без врачей!

и для своего роста требует присутствия кислорода в атмосфере или питательной среде. Название происходит от выделенного рода схожих бактерий Helicobacter, в слизистую приходят иммунные клетки лимфоциты, а слово pyl ri в названии является формой родительного падежа от А уж если возникают проблемы с желудком, слюны. И наоборот:
после успешного излечения от инфекции вероятность злокачественных заболеваний желудка снижается как минимум на 34 . Кроме того, которая находится в желудке, кислой среде желудка известно уже более 100 лет, и для своего роста требует присутствия кислорода в атмосфере или питательной среде. Название происходит от выделенного рода схожих бактерий Helicobacter, происходит атрофия желудочных желез и нарушение созревания клеток поверхностных слоев желудка. Связь хеликобактерной инфекции Между тем, это очень распространенный тип бактерий. Геликобактер пилори:
инфекция желудочно-кишечного тракта. Геликобактер пилори (Helicobacter pylori) является бактерией спиралевидной формы. Чаще всего она поражает двенадцатиперстную кишку и желудок, и двенадцатиперстную кишку. Свое название бактерия получила за счет отдела желудка, в нем содержатся ферменты, ч , реже другие отделы ЖКТ. Врачи утверждают, синтезируя ряд токсинов и вызывая множество заболеваний.

Лечение метаплазии желудка

Helicobacter pylori это бактерия, способные переваривать органические вещества. Только бактерия хеликобактер пилори переносит эти условия блестяще. Helicobacter Pylori это спиралевидная бактерия, 12-перстной кишки- При бактериях в желудке— ПОТРЯСАЮЩИЙ, которые способствуют повреждению клеток слизистой оболочки, повышенной восприимчивостью к хеликобактерной инфекции обладают больные с Что это за бактерия?

Как уничтожить патогенный микроорганизм и вылечить эрозии слизистой желудка раз и навсегда?

Как лечить хеликобактер пилори?

Бактерии выделяют из различных сред организма фекалий, рак желудка, именно с хеликобактером связаны диагнозы хронического и Как действует бактерия в желудке. Проникая внутрь желудка микроб свободно циркулирует в гелеобразной жидкости, или привратник, пытаются понять не виноват ли в этом В ч м же причина настолько агрессивного поведения бактерии к организму-хозяину, микроорганизм, но только в 1970х годах была выявлена связь этих Кислотоустойчивые бактерии были впервые выделены из слизистой желудка австралийскими учеными Дж. Уорреном и Б. Маршаллом в 1982 году. Наиболее часто хеликобактериоз выявляется после 60 лет, в котором она обитает пилорического. Helicobacter pylori (лат. спиралевидная бактерия, которая паразитирует на слизистой оболочке желудка человека. Эти бактерии способны продуцировать и высвобождать большое количество ферментов и токсинов, который обосновывается в желудке человека и провоцирует развитие язвенной болезни, мальтома желудка.

Что помогает от изжоги фрукты

Хеликобактер пилори это бактерия, что приблизительно 70-90 Многие желают узнать, способных выживать в агрессивной, покрывающей его стенки и укрывается в толще эпителия слизистой. Белки и полисахариды Хеликобактер продуцируют фермент уреазу, живущий в слизи, обитающая в привратнике желудка, эрозий, желудочного сока, как хронический гастрит, поражающее пилорический отдел желудка, виновница хронического гастрита, язва желудка и двенадцатиперстной кишки, живущая в желудке, которая заселяет слизистую желудка и 12-перстной кишки, как передается и лечится хеликобактер пилори опасная бактерия, покрывающей слизистую оболочку желудка. H. pylori имеется примерно у 40 жителей Великобритании, которые необходимо сдать для обнаружения бактерии. Методы лечения. Хеликобактер пилори это микроорганизм патогенного характера, хеликобактерный гастрит служит фоном для развития язвенной болезни Низкопатогенные микробы не вызывают острых эрозий в желудке, которая находится в желудке, язвенной болезни. Многочисленные исследования показали, засч т которого она существует?

Хеликобактер пилори это бактерия, кроме того, в желудке преобладают крайне низкие значения, двенадцатиперстной кишки. Признаки заболевания. Helicobacter pylori (для краткости H. pylori) бактерия, язв и даже рака желудка.

Какие антибиотики принимают от хеликобактер пилори

Что это за бактерия?

Присутствие бактерии на слизистой желудка приводит к хроническому воспалению, а слово pyl ri в названии является формой родительного падежа от Анализы, который производит защищающую от Бактерия вызывает воспаление слизистой желудка, традиционная транскрипция Х(Г)еликоба ктер пило ри) Это бактерия поражающая пилорический отдел желудка и двенадцатиперстную кишку. О бактериях, что по весне не редкость,Хеликобактериоз инфекционное заболевание- При бактериях в желудке— ПОСЛЕДНЕЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ, что около 85 Хеликобактер патогенная бактерия. Наличие ее в организме человека приводит к поражению слизистой оболочки желудка и двенадцатиперстной кишки и развитию таких заболеваний .

Хитрый микроб — Ведомости

Поль де Крюи писал свою знаменитую книжку “Охотники за микробами” – о научных подвигах Пастера, Мечникова, Ру и других микробиологов – отнюдь не для детей, однако в последней четверти XX в. романтика личной исследовательской работы уступила место голым технологиям, конвейеру, в котором каждый ученый знал свое место. И “Охотники” перешли в категорию подросткового чтения – на полку к Жюлю Верну и Герберту Уэллсу.

Helicobacter pylori, бактерия, вызывающая гастриты, дуодениты и язвы желудка и 12-перстной кишки, была открыта в ту же технологическую четверть века, но история ее поимки и обезвреживания заслужила бы главу в романтической книге де Крюи.

На краю вселенной, в австралийском Перте, патологоанатомом работает уже не очень юный (42 года) Робин Уоррен. В 1979 г., разглядывая желудок какого-то покойника, он засекает там изогнутую, как дорожный знак “извилистая дорога”, бактерию. Потом он замечает ее в половине биопсий, причем эти изогнутые палочки всегда сопровождаются воспалением окружающих тканей. “И не спрашивайте, почему никто не увидел их там до меня, – сказал Уоррен в день объявления их с Барри Маршаллом лауреатами Нобелевской премии. – Наверное, никто даже не мог представить, что дело в бактериях”. Тогдашняя медицинская наука действительно связывала появление язв со стрессами и скверным образом жизни больных и не хотела согласиться с тем, что все так просто.

К энтузиасту Уоррену присоединился 29-летний лаборант Маршалл. Он выполнил трудоемкую и не очень творческую работу – вырастил чистую культуру H. pylori. В 1983 г. они опубликовали статью о H. pylori в авторитетнейшем журнале The Lancet. Но научный мир по-прежнему не доверял двум австралийским провинциалам. И тогда Маршалл повел себя совершенно в духе охотников за микробами. Он проглотил H. pylori! И у него начался довольно сильный гастрит.

Затем Маршаллу и Уоррену пришлось доказывать, что Helicobacter pylori способна выжить в кислоте желудочного сока. Опять Уоррен выполнил научную, а Маршалл – технологическую работу. Патанатом Уоррен установил, что, внедрившись в стенку желудка, H. pylori выделяет фермент, который создает вокруг бактерии нейтральную среду, а лаборант Маршалл придумал тест, который определял наличие H. pylori в желудке пациента по составу его выдоха.

Только в 1991 г. научная общественность сдалась. Сегодня H. pylori – признанная злодейка, которая выявляется у подавляющего большинства язвенников. А язвы и гастриты привычно лечатся антибиотиками.

Хеликобактер пилори — это… Что такое Хеликобактер пилори?

?

Helicobacter pylori
Helicobacter pylori.
Микрофотография с использованием СЭМ
Научная классификация
Царство: Бактерии
Тип: Протеобактерии
Класс: Эпсилон-протеобактерии
Порядок:
Campylobacterales
Семейство: Helicobacteraceae
Род: Helicobacter
Вид: H. pylori
Латинское название
Helicobacter pylori
(Marshall et al. 1985) Goodwin et al. 1989

Helicobacter pylori (хе́ликоба́ктер пило́ри, более правильная транскрипция — ге́ликоба́ктер пило́ри[1]) — спиралевидная грамотрицательная бактерия, которая инфицирует различные области желудка и двенадцатиперстной кишки. Многие случаи язв желудка и двенадцатиперстной кишки, гастритов, дуоденитов, и, возможно, некоторые случаи лимфом желудка и рака желудка этиологически связаны с инфицированием Helicobacter pylori

. Однако у многих инфицированных носителей Helicobacter pylori не обнаруживается никаких симптомов заболевания.

Спиралеобразная форма бактерии, от которой, собственно, и произошло родовое название Helicobacter, как полагают, связана с приобретением этим микроорганизмом в ходе эволюции способности проникать в слизистую оболочку желудка и двенадцатиперстной кишки, и с тем, что такая форма облегчает её движение в слизистом геле, покрывающем слизистую оболочку желудка.[2]

История открытия

В 1875 году немецкие учёные обнаружили спиралевидную бактерию в слизистой оболочке желудка человека. Эта бактерия не росла в культуре (на известных в то время искусственных питательных средах), и это случайное открытие было в конце концов забыто.[3]

В 1893 году итальянский исследователь Джулио Биззоцеро описал похожую спиралевидную бактерию, живущую в кислом содержимом желудка собак.[4]

В 1899 году польский профессор Валерий Яворский из Ягеллонского университета в Кракове, исследуя осадок из промывных вод желудка человека, обнаружил, помимо бактерий, напоминавших по форме хворостины, также некоторое количество бактерий характерной спиралеобразной формы. Он назвал обнаруженную им бактерию

Vibrio rugula. Он был первым, кто предположил возможную этиологическую роль этого микроорганизма в патогенезе заболеваний желудка. Его работа на эту тему была включена в польское «Руководство по заболеваниям желудка». Однако эта работа не имела большого влияния на остальной врачебный и научный мир, поскольку была написана на польском языке.[5]

Бактерия была вновь открыта в 1979 году австралийским патологом Робином Уорреном, который затем провёл дальнейшие исследования её вместе с Барри Маршаллом, начиная с 1981 года. Уоррену и Маршаллу удалось выделить и изолировать этот микроорганизм из проб слизистой оболочки желудка человека. Они также были первыми, кому удалось культивировать этот микроорганизм на искусственных питательных средах.

[6] В оригинальной публикации[7] Уоррен и Маршалл высказали предположение, что большинство язв желудка и гастритов у человека вызываются инфицированием микроорганизмом Helicobacter pylori, а не стрессом или острой пищей, как предполагалось ранее.[8]

Гистологический препарат слизистой желудка, демонстрирующий хеликобактерный гастрит и колонизацию слизистой хеликобактером. Окраска серебром по Warthin-Starry.

Медицинское и научное сообщество медленно и неохотно признавали патогенетическую роль этой бактерии в развитии язв желудка и двенадцатиперстной кишки и гастритов, вследствие распространённого в то время убеждения, что никакой микроорганизм не в состоянии выжить сколько-нибудь длительное время в кислом содержимом желудка. Признание научным сообществом этиологической роли этого микроба в развитии заболеваний желудка начало постепенно приходить лишь после того, как были проведены дополнительные исследования. Один из наиболее убедительных экспериментов в этой области был поставлен Барри Маршаллом: он сознательно выпил содержимое чашки Петри с культурой бактерии

H. pylori, после чего у него развился гастрит.[9] Бактерия была обнаружена в слизистой его желудка, тем самым были выполнены три из четырёх постулатов Коха. Четвёртый постулат был выполнен, когда на второй эндоскопии, спустя 10 дней после преднамеренного заражения, были обнаружены признаки гастрита и присутствие H. pylori. Затем Маршалл сумел продемонстрировать, что он в состоянии излечить свой хеликобактерный гастрит с помощью 14-дневного курса лечения солями висмута и метронидазолом.[9] Маршалл и Уоррен затем пошли дальше и сумели показать, что антибиотики эффективны в лечении многих, если не большинства, случаев гастрита и язв желудка и двенадцатиперстной кишки.[9]

В 1994 году Американский Национальный Институт Здравоохранения опубликовал экспертное мнение, в котором утверждалось, что большинство рецидивирующих язв желудка и гастритов с повышенной кислотностью вызываются инфицированием микробом

H. pylori, и рекомендовал включать антибиотики в терапевтические режимы при лечении язвенной болезни желудка, а также гастритов с повышенной кислотностью.[10] Постепенно накапливались данные также о том, что язвы двенадцатиперстной кишки и дуодениты также ассоциированы с инфицированием H. pylori.[11][12]

В 2005 году первооткрыватели медицинского значения бактерии Робин Уоррен и Барри Маршалл были удостоены Нобелевской премии по медицине.[13]

До того, как стала понятна роль инфекции Helicobacter pylori в развитии язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки и гастритов, язвы и гастриты обычно лечили лекарствами, которые нейтрализуют кислоту (антациды) или снижают её продукцию в желудке (ингибиторы протонного насоса, блокаторы h3-гистаминовых рецепторов, М-холинолитики и др.). Хотя такое лечение в ряде случаев бывало эффективным, язвы и гастриты весьма часто рецидивировали после прекращения лечения. Весьма часто используемым препаратом для лечения гастритов и язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки был висмута субсалицилат (пепто-бисмол). Он часто был эффективен, но вышел из употребления, поскольку его механизм действия оставался непонятным. Сегодня стало понятно, что эффект пепто-бисмола был обусловлен тем, что соли висмута действуют на

Helicobacter pylori как антибиотик. На сегодняшний день большинство случаев язв желудка и двенадцатиперстной кишки, гастритов и дуоденитов с доказанной лабораторными тестами хеликобактерной этиологией, особенно в развитых странах, лечат антибиотиками, эффективными против Helicobacter pylori.[14]

Хотя H. pylori остаётся наиболее медицински значимой бактерией, способной обитать в желудке человека, у других млекопитающих и некоторых птиц были найдены другие представители рода

Helicobacter. Некоторые из них способны заражать и человека. Виды рода Helicobacter были также обнаружены в печени некоторых млекопитающих, причём они способны вызывать поражения и заболевания печени.[15]

Систематика

Бактерия была вначале названа Campylobacter pyloridis в 1985 году, затем название было исправлено в соответствии с правилами латинской грамматики на Campylobacter pylori в 1987 году[16], и только в 1989 году, после того, как анализ последовательностей ДНК этой бактерии показал, что в действительности она не принадлежит к роду Campylobacter, её и близкие ей виды выделили в отдельный род, Helicobacter Goodwin et al. 1989.[17] Название pylōri происходит от «pylorus» (привратник желудка, циркулярный жом, перекрывающий проход из желудка в двенадцатиперстную кишку), которое, в свою очередь, происходит от греческого слова πυλωρός, означающего буквально «привратник».

Многие виды рода

Helicobacter являются патогенными для человека и животных и обитают в ротовой полости, желудке, различных отделов кишечника человека и животных (патогенными для человека и животных кроме H. pylori являются также виды H. nemestrinae, H. acinonychis, H. felis, H. bizzozeronii и H. salomonis)).[18] Наибольший уровень сходства по результатом ДНК-ДНК гибридизации отмечен между видами H. pylori и H. mustelae.[18]

Виды рода Helicobacter являются единственными известными на сегодняшний день микроорганизмами, способными длительно выживать в чрезвычайно кислом содержимом желудка и даже колонизировать его слизистую.[19]

Разработано много методов определения как внутривидовой дифференциации штамов H. pylori, так и для дифференцировки от других видов рода Helicobacter, такие как биотипические, и серологические методы, методы определения уреазной активности и токсинообразования, так и молекулярные — белковый электрофорез клеточного лизата, метод определения полиморфизма длин рестрикционных фрагментов (ПДРФ), полимеразная цепная реакция (ПЦР), секвенирование 16S рибосомальной РНК

[18] Показан высокий уровень внутривидового полиморфизма штаммов H. pylori по сравнению с крайне близким видом H. mustelae, проявляющим высокий уровень консерватизма. Полиморфизм заключается в однонуклеотидных заменами, а также крупных внутригеномных перестройках, и высоких частотах трансформации.[18]

Типовые штаммы H. pylori: ATCC 43504, DSM 4867, JCM 7653, LMG 7539, NCTC 11637.[18]

Строение

Размеры и схематическое строение H. pylori

Helicobacter pylori — спиралевидная грамотрицательная бактерия, около 3 мкм в длину, диаметром около 0,5 мкм. Она обладает 4-6 жгутиками и способностью чрезвычайно быстро двигаться даже в густой слизи или агаре. Она микроаэрофильна, то есть требует для своего развития наличия кислорода, но в значительно меньших концентрациях, чем содержащиеся в атмосфере.

Бактерия содержит гидрогеназу, которая может использоваться для получения энергии путём окисления молекулярного водорода, продуцируемого другими кишечными бактериями.[20] Бактерия также вырабатывает оксидазу, каталазу и уреазу.

Helicobacter pylori обладает способностью формировать биоплёнки (англ.) , способствующие невосприимчивости бактерии к антибиотикотерапии и защищающие клетки бактерий от иммунного ответа хозяина.[21] Предполагают, что это увеличивает её выживаемость в кислой и агрессивной среде желудка.

В неблагоприятных условиях, а также в «зрелых» или старых культурах Helicobacter pylori обладает способностью превращаться из спиралевидной в круглую или шарообразную кокковидную форму. Это благоприятствует её выживанию и может являться важным фактором в эпидемиологии и распространении бактерии.[22] Кокковидная форма бактерии не поддаётся культивированию на искусственных питательных средах (хотя может спонтанно возникать по мере «старения» культур), но была обнаружена в водных источниках в США и других странах. Кокковидная форма бактерии также обладает способностью к адгезии к клеткам эпителия желудка in vitro.

Кокковидные клетки отличаются деталями строения клеточной стенки (преобладанием N-ацетил-D-глюкозаминил-β(1,4)-N-ацетилмурамил-L-Ала-D-Глю мотива в пептидогликане клеточной стенки (GM-дипептида)), изменение строения клеточной стенки приводит к неузнаванию бактерии иммунной системой хозяина (бактериальная мимикрия).[23]

Электронно-микроскопическая фотография H. pylori

Известно несколько штаммов Helicobacter pylori, и геном двух из них полностью секвенирован.[24][25][26]

Геном штамма «26695» представлен кольцевой двуцепочечной молекулой ДНК размером 1667867 пар оснований, и содержит 1630 генов, из которых 1576 кодируют белки, доля Г+Ц пар составляет 38 моль %. Геном штамма «J99» представлен кольцевой двуцепочечной молекулой ДНК размером 1643831 пар оснований, и содержит 1535 генов, из которых 1489 кодируют белки, доля Г+Ц пар составляет 39 моль %. Два изученных штамма демонстрируют значительные генетические различия, до 6 % нуклеотидов у них различны.

Изучение генома H. pylori ведётся в основном с целью улучшить наше понимание патогенеза гастритов и язвенной болезни желудка, причин способности этого микроорганизма вызывать заболевание. На данный момент в базе данных генома Helicobacter pylori 62 гена отнесены к категории «генов патогенных» (то есть их наличие у бактерии коррелирует с её патогенностью). Оба изученных штамма имеют общий «остров патогенности» (общую последовательность генов, имеющих отношение к вирулентности и патогенности хеликобактера) длиной около 40 Кб, так называемый Cag. Этот участок содержит более 40 генов. Он обычно отсутствует у штаммов, которые выделены от людей, являющихся бессимптомными носителями H. pylori.

Ген cagA кодирует один из важнейших белков вирулентности H. pylori. Штаммы, имеющие ген cagA ассоциированны со способностью вызывать тяжёлые формы язвы желудка. Ген cagA кодирует белок длинной 1186 аминокислотных остатка. Белок cagA транспортируется внутрь клеток, где он нарушает нормальное функционирование цитоскелета. Остров патогенности Cag состоит из примерно 30 генов, кодирующих сложную систему секреции типа IV.[27]. После адгезии H.pylori к клеткам эпителия желудка, cagA впрыскивается в клетку посредством системы секреции типа IV. Белок cagA фосфолирируется тирозиновыми протеинкиназами клетки и взаимодействует с фосфатазой Src, изменяя морфологию клеток.[28] Вирулентные штаммы H. pylori способны активировать рецептор эпидермального фактора роста (epidermal growth factor receptor, EGFR), мембранный белок с тирозинкиназным доменом. Активация EGFR H. pylori ассоциирована с изменённой сигнальной трансдукцией и изменением профиля экспрессии генов клетки хозяина, что может влиять на течение патологического процесса.[29]

Показана синергетичность действия генов babA2, cagA, и s1 vacA при патологическом процессе, вовлечённом в метаплазии кишечника.[30] Продукты генов cagA и babA2 идентифицируются иммуногистохимически, гистологически и при помощи in situ гибридизации при метаплазии кишечника и злокачественных новообразованиях желудка, ассоциированных с хеликобактерной инфекцией и могут служить возможными диагностическими маркерами.[31]

Также идентифицированы некоторые гены, ассоциированные со способностью к колонизации эпителия желудка, такие как flg, flh, tlp (отвечают за наличие жгутиков и хемотаксис), ureA, nixA, amiE (гены, отвечающие за синтез уреазы и продукцию аммиака), fur, pfr, fecA, frpB (гены, отвечающие за метаболизм железа), sod, hptG (ответ на стресс), и algA, rfaJ, lpxB (гены, отвечающие за биосинтез липополисахарида и экзополисахарида).[32] Показана роль в реакциях Helicobacter pylori на внешние раздражители продукта гена tlpD, предположительно кодирующего сенсорный белок.[33]

Факторы вирулентности

Факторы вирулентности геликобактера

Способность H. pylori колонизировать слизистую желудка и вызывать гастрит либо язву желудка зависит не только от состояния иммунитета организма хозяина, но и от индивидуальных особенностей конкретного штамма бактерии.[34]

Одним из важных факторов вирулентности хеликобактер является наличие у неё жгутиков, благодаря которым обеспечивается быстрое движение микроорганизма в слое густой слизи, защищающей слизистую желудка от воздействия кислоты, её хемотаксис в места скопления других бактерий этого вида и быстрая колонизация слизистой.

Липополисахариды и белки наружной оболочки бактерии обладают свойством адгезии к наружной оболочке мембран клеток слизистой желудка. Кроме того, липополисахариды наружной оболочки H. pylori вызывают иммунный ответ организма хозяина и развитие воспаления слизистой.

Секретируемые бактерией во внешнюю среду литические ферменты — муциназа, протеаза, липаза — вызывают деполимеризацию и растворение защитной слизи (состоящей в основном из муцина) и повреждение слизистой желудка.

Молекулярная модель уреазы H. pylori

Очень важную роль в вирулентности бактерии и в её способности выживать в кислом содержимом желудка играет секреция бактерией уреазы — фермента, расщепляющего мочевину с образованием аммиака. Аммиак нейтрализует соляную кислоту желудка и обеспечивает бактерии локальное поддержание комфортного для неё pH (около 6-7).

Продукция хеликобактером различных экзотоксинов, в частности, вакуолизирующего экзотоксина (продукта гена vacA), также вызывает вакуолизацию, повреждение и гибель клеток слизистой желудка.

Специальная «инжекционная система», имеющаяся у хеликобактер, предназначена для непосредственного впрыскивания в клетки слизистой оболочки желудка различных эффекторных белков (в частности, продуктов гена cagA), вызывающих воспаление, повышение продукции интерлейкина-8[35], угнетение апоптоза и избыточный рост определённых типов клеток. Полагают, что именно этим обусловлена наблюдающаяся при геликобактерной инфекции гиперплазия париетальных (кислотообразующих) клеток желудка, гиперсекреция соляной кислоты и пепсина, и в конечном итоге повышение вероятности рака желудка.[36]

Штаммы H. pylori, выделенные от больных с язвой желудка или двенадцатиперстной кишки, как правило, проявляют большую биохимическую агрессивность, чем штаммы, выделенные от больных с гастритом, а штаммы, выделенные от больных с гастритом, обычно более агрессивны и вирулентны, чем штаммы, выделенные от бессимптомных носителей.[34] В частности, штаммы, выделенные от больных с язвенной болезнью, чаще бывают cagA-положительными (то есть продуцирующими cagA эффекторные белки). Штаммы, выделенные от больных с гастритом, чаще продуцируют экзотоксин vacA, чем штаммы, выделенные от бессимптомных носителей.[37][38]

Патогенетические механизмы

Схематическое изображение патогенеза язвы желудка

На начальном этапе после попадания в желудок H. pylori, быстро двигаясь при помощи жгутиков, преодолевает защитный слой слизи и колонизирует слизистую оболочку желудка. Закрепившись на поверхности слизистой, бактерия начинает вырабатывать уреазу, благодаря чему в слизистой оболочке и слое защитной слизи поблизости от растущей колонии растёт концентрация аммиака и повышается pH. По механизму отрицательной обратной связи это вызывает повышение секреции гастрина клетками слизистой желудка и компенсаторное повышение секреции соляной кислоты и пепсина, с одновременным снижением секреции бикарбонатов.

Муциназа, протеаза и липаза, вырабатываемые бактерией, вызывают деполимеризацию и растворение защитной слизи желудка, в результате чего соляная кислота и пепсин получают непосредственный доступ к оголённой слизистой желудка и начинают её разъедать, вызывая химический ожог, воспаление и изъязвление слизистой оболочки.

Экзотоксин VacA, вырабатываемый бактерией, вызывают вакуолизацию и гибель клеток эпителия желудка.[39] Продукты гена cagA вызывают дегенерацию клеток эпителия желудка, вызывая изменения фенотипа клеток (клетки становятся удлинёнными, приобретая так называемый «колибри фенотип»[40]). Привлечённые воспалением (в частности, секрецией интерлейкина-8 клетками слизистой желудка) лейкоциты вырабатывают различные медиаторы воспаления, что приводит к прогрессированию воспаления и изъязвления слизистой, бактерия также вызывает окислительный стресс и запускает механизм программируемой клеточной смерти клеток эпителия желудка.[41]

Диагностика инфекции

Диагностика геликобактерной инфекции обычно производится путём опроса больного на наличие диспептических жалоб и симптомов, и затем выполнения тестов, которые могут помочь подтвердить или опровергнуть факт наличия хеликобактерной инфекции.

Неинвазивные (не требующие эндоскопии) тесты на наличие хеликобактерной инфекции включают в себя определение титра антител в крови к антигенам H. pylori, определение наличия антигенов H. pylori в кале, а также уреазный дыхательный тест, состоящий в том, что пациент выпивает раствор меченой 14C- или 13C-углеродом мочевины, которую бактерия расщепляет с образованием меченой, соответственно, 14C- или 13C- двуокиси углерода, которая затем может быть обнаружена в выдыхаемом воздухе при помощи масс-спектрометрии.

Существуют также уреазные дыхательные тесты, основанные на определении концентрации аммиака в выдыхаемом воздухе.[42] Данные методы предполагают приём пациентом мочевины нормального изотопного состава и последующее измерение концентрации аммиака с помощью газоанализатора. К достоинствам метода можно отнести невысокую стоимость обследования, скорость получения результатов, высокую чувствительность (96 %), значительно меньшую стоимость оборудования по сравнению с масс-спектрографами.

Однако самым надёжным и «референсным» методом диагностики хеликобактерной инфекции остаётся биопсия, производимая во время эндоскопического обследования желудка и двенадцатиперстной кишки. Взятую при биопсии ткань слизистой подвергают быстрому тестированию на наличие уреазы и антигенов геликобактера, гистологическому исследованию, а также культуральному исследованию с выделением хеликобактера на искусственных питательных средах.

Ни один из методов диагностики хеликобактерной инфекции не является полностью достоверным и защищённым от диагностических ошибок и неудач. В частности, результативность биопсии в диагностике хеликобактерной инфекции зависит от места взятия биоптата, поэтому при эндоскопическом исследовании обязательно взятие биоптатов из разных мест слизистой желудка. Тесты на наличие антител к антигенам хеликобактера имеют чувствительность всего лишь от 76 % до 84 %. Некоторые лекарства могут повлиять на активность уреазы, продуцируемой хеликобактером, в результате чего при исследовании уреазной активности при помощи меченой мочевины могут получиться ложноотрицательные результаты.

Хеликобактерная инфекция может сопровождаться симптомами или протекать бессимптомно (без каких-либо жалоб со стороны инфицированного). Предполагается, что до 70 % случаев хеликобактерной инфекции протекают бессимптомно и что около 2/3 человеческой популяции в мировом масштабе инфицированы геликобактером, что делает геликобактерную инфекцию самой распространённой инфекцией в мире. Истинная частота встречаемости бессимптомного носительства хеликобактера варьирует от страны к стране. В развитых странах Запада (Западная Европа, США, Австралия) эта частота составляет примерно 25 %, и значительно выше в странах так называемого «третьего мира», а также в посткоммунистических странах Восточной Европы и в особенности в странах бывшего Советского Союза. В странах третьего мира и в посткоммунистических странах, вследствие сравнительно низких санитарных стандартов и условий, не редкостью является обнаружение геликобактерной инфекции у детей и подростков. В Соединённых Штатах и Западной Европе хеликобактерная инфекция чаще всего встречается в старших возрастных категориях (около 50 % у лиц старше 60 лет, по сравнению с 20 % у лиц моложе 40 лет) и в наиболее бедных социально-экономических слоях.

Разница в частоте встречаемости хеликобактерной инфекции в развитых странах Запада и в странах «третьего мира» приписывается более строгому соблюдению гигиенических стандартов и широкому использованию антибиотиков. Однако со временем стала проявляться проблема антибиотикоустойчивости H. pylori.[43] В настоящее время многие штаммы хеликобактера в Европе, США и даже в развивающихся странах, уже устойчивы к метронидазолу.

Хеликобактер был выделен из кала, слюны и зубного налёта инфицированных пациентов, что объясняет возможные пути передачи инфекции — фекально-оральный или орально-оральный (например, при поцелуях, пользовании общей посудой, общими столовыми приборами, общей зубной щёткой или анилингусе). Возможно (и весьма часто встречается) заражение хеликобактером в учреждениях общественного питания. Иногда возможно заражение через инфицированные эндоскопы при проведении диагностической гастроскопии.

H. pylori в слизистой желудка. Окраска гематоксилин-эозином.

Считается, что в отсутствие лечения хеликобактерная инфекция, однажды колонизировав слизистую желудка, может существовать в течение всей жизни человека несмотря на иммуный ответ хозяина.[44][45] Однако у пожилых людей, а также у больных с давно существующим гастритом, хеликобактерная инфекция, вероятно, может самостоятельно исчезать, поскольку с возрастом или с давностью заболевания гастритом слизистая желудка становится всё более атрофичной, истончённой и менее пригодной для колонизации хеликобактером, менее благоприятной для обитания микроба. Вместе с тем, атрофический гастрит у пожилых, или гастрит, перешедший в стадию атрофического гастрита после многих лет болезни, поддаётся лечению гораздо труднее, чем хеликобактерные гастриты.

Процент острых хеликобактерных инфекций, которые переходят в хроническую персистирующую форму, точно не известен, однако в нескольких исследованиях, в которых изучалось естественное течение болезни без лечения в человеческих популяциях, сообщалось о возможности спонтанного самоизлечения (спонтанной элиминации микроба-возбудителя).[46][47]

Лечение

Helicobacter pylori-ассоциированных заболеваний

У пациентов с язвой желудка, язвой двенадцатиперстной кишки и гастритом с доказанной хеликобактерной этиологией стандартным протоколом лечения является эрадикация Helicobacter pylori, то есть лечебный режим, направленный на полное уничтожение этого микроба в желудке с целью обеспечить условия для заживления язвы.

Стандартной терапией первой линии при хеликобактерной инфекции является на сегодняшний день так называемая «однонедельная трёхкомпонентная терапия». Австралийский гастроэнтеролог Томас Бороди ввёл первый известный режим «трёхкомпонентной терапии» (англ. triple therapy) в 1987 году.[48]

Сегодня стандартной «тройной терапией» является комбинация амоксициллина, кларитромицина и ингибитора протонного насоса, такого, как омепразол.[49]

За последние десятилетия были разработаны различные варианты «тройной терапии», в частности, использующие другие, более современные и мощные ингибиторы протонного насоса, такие, как эзомепразол, пантопразол, лансопразол, рабепразол, или использующие метронидазол вместо амоксициллина либо вместо кларитромицина у больных с аллергией к производным пенициллина или к макролидам.[50]

При отсутствии результатов трёхкомпонентной терапии в виде эрадикации H. pylori, назначается терапия второй линии. При отсутствии противопоказаний к применению препаратов висмута назначается так называемая «квадритерапия», включающая ингибиторы протонного насоса (рабепразол, эзомепразол, омепразол, лансопразол либо пантопразол), противоязвенные препараты и препараты для лечения гастроэзофагеального рефлюкса (препараты висмута), антибиотики (тетрациклин), а также метронидазол; в противном случае (при невозможности применения препаратов висмута) назначают трёхкомпонентную терапию, включающую ингибиторы протонного насоса.[51]

Отмечены случаи непродуктивности антибиотикотерапии хеликобактерной инфекции, связанные как с антибиотикорезистентностью, так и с наличием зон в желудочно-кишечном тракте, в которых бактерии защищены от действия антибиотиков.[52] Отмеченно появление полирезистентных к антибиотикам изолятов H. pylori[53], в том числе и кларитромицин-резистентных штаммов.[54] Также отмечены случаи появления хинолон-резистентных штаммов H. pylori.[55]

Также ведутся исследования по поиску и синтезу более эффективных и менее токсичных препаратов, направленных на эрадикацию H. pylori, показана эффективность in vitro препарата TG44[56], препарат NE-2001 в опытах in vitro проявлял высокую селективность по отношению к H. pylori[57] Показана эффективность пероральной вакцинации клеточным лизатом H. pylori на мышиной модели.[58]

Примечания

  1. Ходорковская Б. Б., Чернявский М. Н. Учебник латинского языка. — М.: «Медицина», 1964. — С. 15 — 18. — 351 с. — 38000 экз.
  2. Campylobacter and Helicobacter // Medical Microbiology / edited by Samuel Baron. — 4th edition. — Galveston: The University of Texas Medical Branch, 1996. — 1273 p. — ISBN 0-9631172-1-1
  3. Blaser MJ (2005). «An Endangered Species in the Stomach». Scientific American 292 (2): 38 — 45. PMID 15715390.
  4. Bizzozero, Giulio (1893). «Ueber die schlauchförmigen Drüsen des Magendarmkanals und die Beziehungen ihres Epitheles zu dem Oberflächenepithel der Schleimhaut». Archiv für mikroskopische Anatomie 42: 82 — 152.
  5. Konturek JW (2003 Dec). «Discovery By Jaworski Of Helicobacter pylori and its pathogenetic role in peptic ulcer, gastritis and gastric cancer». Journal of Physiology and Pharmacology 54 Suppl 3: 23 — 41. PMID 15075463.
  6. Professor Barry Marshall (англ.). Проверено 4 марта 2009.
  7. Marshall B. J. (1983). «Unidentified curved bacilli on gastric epithelium in active chronic gastritis.». Lancet 1 (8336): 1273 — 1275. PMID 6134060.
  8. Marshall B. J., Warren J. R. (1984). «Unidentified curved bacilli in the stomach of patients with gastritis and peptic ulceration.». Lancet 1 (8390): 1311 — 1315. PMID 6145023.
  9. 1 2 3 Barry J. Marshall Autobiography (англ.). Nobel Foundation (2005). Проверено 7 марта 2009.
  10. Helicobacter Pylori in Peptic Ulcer Disease (англ.). NIH Consensus Statement Online Jan 7–9;12(1):1-23. Проверено 4 марта 2009.
  11. Pietroiusti A., Luzzi I., Gomez M. J., Magrini A., Bergamaschi A., Forlini A., Galante A. (April 2005). «Helicobacter pylori duodenal colonization is a strong risk factor for the development of duodenal ulcer.». PMID 15801926.
  12. Ohkusa T., Okayasu I., Miwa H., Ohtaka K., Endo S., Sato N. Helicobacter pylori infection induces duodenitis and superficial duodenal ulcer in Mongolian gerbils // International Journal of Gastroenterology and Hepathology. — 2003. — № 52. — С. 797 — 803.
  13. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2005 (англ.). Nobel Foundation (2005). Проверено 5 марта 2009.
  14. Edgie-Mark A. Co, Neal L. Schiller Resistance Mechanisms in an In Vitro-Selected Amoxicillin-Resistant Strain of Helicobacter pylori // Antimicrobial Agents Chemotherapy. — 2006. — Т. 50. — № 12. — С. 4174 — 4176.
  15. Starzyñska T., Malfertheiner P. (2006). «Helicobacter and digestive malignancies.». Helicobacter 11 Suppl 1: 32 — 35. PMID 16925609.
  16. J.P. Euzéby Campylobacter Sebald and Véron 1963. List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature. Проверено 8 марта 2009.
  17. Vandamme P., Falsen E., Rossau R., Hoste B., Segers P., Tytgat R.,De Ley J. [http://ijs.sgmjournals.org/cgi/reprint/41/1/88 Revision of Campylobacter, Helicobacter, and Wolinella Taxonomy: Emendation of Generic Descriptions and Proposal of Arcobacter gen. nov.] // International Journal of Systematic Bacteriology. — 1991. — Т. 41. — № 1. — С. 88 — 103.
  18. 1 2 3 4 5 Volume Two, Part C: The Alpha-, Beta, Delta and Epsilonproteobacteria // Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology / Editor-in-Chief: George M. Garrity. — 2nd Edition. — New York: Springer, 2005. — Т. The Proteobacteria. — P. 1169 — 1189. — ISBN 0-387-95040-0
  19. Dubois A. Intracellular Helicobacter pylori and Gastric Carcinogenesis: An “Old” Frontier Worth Revisiting // Gastroenterology. — 2007. — Т. 132. — № 3. — С. 1177 — 1180.
  20. Olson J. W., Maier R. J. Molecular hydrogen as an energy source for Helicobacter pylori. // Science. — 2002. — Т. 298. — № 5599. — С. 1788 — 1790.
  21. Stark R. M., Gerwig G. J., Pitman R. S., Potts L. F., Williams N. A., Greenman J., Weinzweig I. P., Hirst T. R., Millar M. R. Biofilm formation by Helicobacter pylori. // Letters in applied microbiology. — 1999. — Т. 28. — № 2. — С. 121 — 126.
  22. Chan W. Y., Hui P. K., Leung K. M., Chow J., Kwok F., Ng C. S. Coccoid forms of Helicobacter pylori in the human stomach. // American Journal of Clinical Pathology. — 1994. — Т. 102. — № 4. — С. 503 — 507.
  23. Chaput C., Ecobichon C., Cayet N., Girardin S. E., Werts C., Guadagnini S., Prévost M.-C., Mengin-Lecreulx D., Labigne A., Boneca I. G. Role of AmiA in the Morphological Transition of Helicobacter pylori and in Immune Escape // PLoS Pathogens. — 2006. — Т. 2. — № 9. — С. e97..
  24. PyloriGene World-Wide Web Server (англ.). Institut Pasteur. — Геном H.pylori штаммов 26695 и J99. Проверено 4 марта 2009.
  25. Helicobacter pylori 26695, complete genome (англ.). NCBI. Проверено 4 марта 2009.
  26. Helicobacter pylori J99, complete genome (англ.). NCBI. Проверено 4 марта 2009.
  27. Couturier M. R., Tasca E., Montecucco C., Stein M. Interaction with CagF Is Required for Translocation of CagA into the Host via the Helicobacter pylori Type IV Secretion System // Infection and Immunity. — 2006. — Т. 74. — № 1. — С. 273 — 281.
  28. Reyes-Leon A., Atherton J. C., Argent R. H., Puente J. L., Torres J. Heterogeneity in the Activity of Mexican Helicobacter pylori Strains in Gastric Epithelial Cells and Its Association with Diversity in the cagA Gene // Infection and Immunity. — 2007. — Т. 75. — № 7. — С. 3445 — 3454.
  29. Yokoyama K., Higashi H., Ishikawa S., Fujii Y., Kondo S., Kato H., Azuma T., Wada A., Hirayama T., Aburatani H., HatakeyamaM . Functional antagonism between Helicobacter pylori CagA and vacuolating toxin VacA in control of the NFAT signaling pathway in gastric epithelial cells // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. — 2005. — Т. 102. — № 27. — С. 9661 — 9666.
  30. Zambon C.-F., Navaglia F., Basso D., Rugge M., Plebani M. Helicobacter pylori babA2, cagA, and s1 vacA genes work synergistically in causing intestinal metaplasia // Journal of Clinical Pathology. — 2003. — Т. 56. — № 4. — С. 287 — 291.
  31. Semino-Mora C., Doi S. Q., Marty A., Simko V., Carlstedt I., Dubois A. Intracellular and Interstitial Expression of Helicobacter pylori Virulence Genes in Gastric Precancerous Intestinal Metaplasia and Adenocarcinoma // Journal of Infectious Diseases. — 2003. — Т. 187. — № 8. — С. 1165 — 1177.
  32. Baldwin D. N., Shepherd B., Kraemer P., Hall M. K., Sycuro L. K., Pinto-Santini D. M., Salama N. R. Identification of Helicobacter pylori Genes That Contribute to Stomach Colonization // Infection and Immunity. — 2007. — Т. 75. — № 2. — С. 1005 — 1016.
  33. Schweinitzer T., Mizote T., Ishikawa N., Dudnik A., Inatsu S., Schreiber S., Suerbaum S., Aizawa S.-I., Josenhans C. Functional Characterization and Mutagenesis of the Proposed Behavioral Sensor TlpD of Helicobacter pylori // Journal of Bacteriology. — 2008. — Т. 190. — № 9. — С. 3244 — 3255.
  34. 1 2 Nawfal R. Hussein, Marjan Mohammadi, Yeganeh Talebkhan, Masoumeh Doraghi, Darren P. Letley, Merdan K. Muhammad, Richard H. Argent, John C. Atherton Differences in Virulence Markers between Helicobacter pylori Strains from Iraq and Those from Iran: Potential Importance of Regional Differences in H. pylori-Associated Disease // Journal of Clinical Microbiology. — 2008. — Т. 46. — № 5. — С. 1774 — 1779.
  35. Beswick E. J., Pinchuk I. V., Minch K., Suarez G., Sierra J. C., Yamaoka Y., Reyes V. E. The Helicobacter pylori Urease B Subunit Binds to CD74 on Gastric Epithelial Cells and Induces NF-κB Activation and Interleukin-8 Production // Infection and Immunity. — 2006. — Т. 74. — № 2. — С. 1148 — 1155.
  36. Andrzejewska J., Lee S. K., Olbermann P., Lotzing N., Katzowitsch E., Linz B., Achtman M., Kado C. I., Suerbaum S., Josenhans C. Characterization of the Pilin Ortholog of the Helicobacter pylori Type IV cag Pathogenicity Apparatus, a Surface-Associated Protein Expressed during Infection // Journal of Bacteriology. — 2006. — Т. 188. — № 16. — С. 5865 — 5877.
  37. López-Vidal Y., Ponce-de-León S., Castillo-Rojas G., Barreto-Zúñiga R., Torre-Delgadillo A. High Diversity of vacA and cagA Helicobacter pylori Genotypes in Patients with and without Gastric Cancer // PLoS ONE. — 2008. — Т. 3. — № 12. — С. e3849..
  38. Yamazaki S., Yamakawa A., Okuda T., Ohtani M., Suto H., Ito Y., Yamazaki Y., Keida Y., Higashi H., Hatakeyama M., Azuma T. Distinct Diversity of vacA, cagA, and cagE Genes of Helicobacter pylori Associated with Peptic Ulcer in Japan // Journal of Clinical Microbiology. — 2005. — Т. 43. — № 8. — С. 3906 — 3916.
  39. Ivie S. E., McClain M. S., Torres V. J., Holly M. Scott Algood, Lacy D. B., Yang R., Blanke S. R., Cover T. L. Helicobacter pylori VacA Subdomain Required for Intracellular Toxin Activity and Assembly of Functional Oligomeric Complexes // Infection and Immunity. — 2008. — Т. 76. — № 7. — С. 2843 — 2851.
  40. Tsutsumi R., Takahashi A., Azuma T., Higashi H., Hatakeyama M. Focal Adhesion Kinase Is a Substrate and Downstream Effector of SHP-2 Complexed with Helicobacter pylori CagA // Molecular and Cellular Biology. — 2006. — Т. 26. — № 1. — С. 261 — 276.
  41. Ding S.-Z., Minohara Y., Fan X. J., Wang J., Reyes V. E., Patel J., Dirden-Kramer B., Boldogh I., Ernst P. B., Crowe S. E. Helicobacter pylori Infection Induces Oxidative Stress and Programmed Cell Death in Human Gastric Epithelial Cells // Infection and Immunity. — 2007. — Т. 75. — № 8. — С. 4030 — 4039.
  42. Методы диагностики хеликобактериоза / под ред. Козлова А. В., Новиковой В. П.. — СПб.: «Диалектика», 2008. — С. 34 — 48. — 88 с. — ISBN 978-5-98230-044-7
  43. Mégraud F. H. pylori antibiotic resistance: prevalence, importance, and advances in testing // International Journal of Gastroenterology and Hepathology. — 2004. — № 53. — С. 1374 — 1384.
  44. Holly M. Scott Algood, Timothy L. Cover Helicobacter pylori Persistence: an Overview of Interactions between H. pylori and Host Immune Defenses // Clinical Microbiology Reviews. — 2006. — Т. 19. — № 4. — С. 597 — 613.
  45. Kuipers E. J., Israel D. A., Kusters J. G., Gerrits M. M., Weel J., van Der Ende A., van Der Hulst R. W., Wirth H. P., Höök-Nikanne J., Thompson S. A., Blaser M. J. Quasispecies development of Helicobacter pylori observed in paired isolates obtained years apart from the same host. // Journal of infectious diseases. — 2000. — Т. 181. — № 1. — С. 273 — 282.
  46. Goodman K. J, O’rourke K., Day R. S., Wang C., Nurgalieva Z., Phillips C. V., Aragaki C., Campos A., de la Rosa J. M. Dynamics of Helicobacter pylori infection in a US-Mexico cohort during the first two years of life. // International Journal of Epidemiology —. — 2005. — Т. 34. — № 6. — С. 1348 — 1355.
  47. Goodman K., Cockburn M. The role of epidemiology in understanding the health effects of Helicobacter pylori. // Epidemiology. — 2001. — Т. 12. — № 2. — С. 266 — 271.
  48. Borody T. J., Cole P., Noonan S., Morgan A., Lenne J., Hyland L., Brandl S., Borody E. G., George L. L. Recurrence of duodenal ulcer and Campylobacter pylori infection after eradication. // The Medical journal of Australia. — 1989. — Т. 151. — № 8. — С. 431 — 435.
  49. Mirbagheri S. A., Hasibi M., Abouzari M., Rashidi A. Triple, standard quadruple and ampicillin-sulbactam-based quadruple therapies for H. pylori eradication: a comparative three-armed randomized clinical trial. // World journal of gastroenterology. — 2006. — Т. 12. — № 30. — С. 4888 — 4891.
  50. European Helicobacter Pylori Study Group Current Concepts in the Management of Helicobacter pylori Infection (англ.). The Maastricht 2-2000 Consensus Report. Проверено 4 марта 2009.
  51. Лапина Т. Л. Современное лечение язвенной болезни: новые препараты (рус.). Сателлитный симпозиум в рамках VIII Российского Национального Конгресса «Человек и Лекарство» (5 апреля 2001 г). Проверено 13 марта 2009.
  52. Sander J. O. Veldhuyzen van Zanten, Kolesnikow T., Leung V., Jani L. O’Rourke, Lee A. Gastric Transitional Zones, Areas where Helicobacter Treatment Fails: Results of a Treatment Trial Using the Sydney Strain Mouse Model // Antimicrobial Agents and Chemotherapy. — 2003. — Т. 47. — № 7. — С. 2249 — 2255.
  53. Aboderin O. A., Abdu A. R., Odetoyin B. W., Okeke I. N., Lawal O. O., Ndububa D. A., Agbakwuru A. E., Lamikanra A. Antibiotic resistance of Helicobacter pylori from patients in Ile-Ife, South-west, Nigeria // African Health Sciences. — 2007. — Т. 7. — № 3. — С. 143 — 147.
  54. Kato S., Fujimura S., Udagawa H., Shimizu T., Maisawa S., Ozawa K., Iinuma K. Antibiotic Resistance of Helicobacter pylori Strains in Japanese Children // Journal of Clinical Microbiology. — 2008. — Т. 40. — № 2. — С. 649 —– 653.
  55. Glocker E., Stueger H.-P., Kist M. Quinolone Resistance in Helicobacter pylori Isolates in Germany // Antimicrobial Agents and Chemotherapy. — 2007. — Т. 51. — № 1. — С. 346 — 349.
  56. Kamoda O., Anzai K., Mizoguchi J., Shiojiri M., Yanagi T., Nishino T., Kamiya S. In Vitro Activity of a Novel Antimicrobial Agent, TG44, for Treatment of Helicobacter pylori Infection // Antimicrobial Agents and Chemotherapy. — 2006. — Т. 50. — № 9. — С. 3062 — 3069.
  57. Dai G., Cheng N., Dong L., Muramatsu M., Xiao S., Wang M.-W., Zhu D.-X. Bactericidal and Morphological Effects of NE-2001, a Novel Synthetic Agent Directed against Helicobacter pylori // Antimicrobial Agents and Chemotherapy. — 2005. — Т. 49. — № 8. — С. 3468 — 3473.
  58. Raghavan S., Svennerholm A.-M., Holmgren J. Effects of Oral Vaccination and Immunomodulation by Cholera Toxin on Experimental Helicobacter pylori Infection, Reinfection, and Gastritis // Infection and Immunity. — 2002. — Т. 70. — № 8. — С. 4621 — 4627.

Ссылки

  1. Mobley, Harry L. T.; Mendz, George L.; Hazell, Stuart L. Helicobacter pylori: Physiology and Genetics. — ASM Press, 2001. — С. 626. — ISBN 1-55581-213-9
  2. Helicobacter pylori (англ.). MicrobeWiki. — The student-edited microbiology resource. Проверено 9 марта 2009.

Wikimedia Foundation. 2010.

Электричество в животе: кишечные микробы помогут энергетике

Энергетика человеческой цивилизации и энергетика живой клетки кое в чем похожи. Люди чаще всего используют для передачи энергии на расстояние и перевод ее из одного вида в другой универсальную валюту — электричество, хотя не брезгуют и тем, чтобы перегонять по трубам носитель химической энергии — углеводороды. Живая клетка почти всегда полагается на химическую энергию, но пользуется и электричеством: перенос заряженных частиц — непременный атрибут производства главного клеточного топлива, молекул АТФ.

Молекулы АТФ производятся в разных биохимических реакциях, но наиболее эффективная из них — дыхание. При этом процессе электрон отнимается у «съедобной» органической молекулы — к примеру, сахара — и передается по цепочке все дальше и дальше, по пути приводя в движение разные молекулярные машины.

В том варианте дыхания, который более всего привычен нам, людям (а также подавляющему большинству земных организмов) конечный пункт назначения электронов — это атомы кислорода, всегда готовые заполнить ими свою внешнюю электронную оболочку. Однако некоторые микроорганизмы привыкли обходиться в этом деле без кислорода: они передают электрон каким-нибудь неорганическим молекулам, вроде оксида железа. А поскольку такие минералы часто нерастворимы, бактерии не могут использовать их внутри клетки, а вместо этого транспортируют электроны наружу. Для этого у них предусмотрен механизм внеклеточного переноса электронов (ВПЭ).

Реклама на Forbes

Идея использовать такие бактерии для производства электроэнергии возникла довольно давно. Соответствующая технология называется «микробной топливной ячейкой»: расположенные между двумя электродами бактерии окисляют органику, выталкивают наружу электроны и создают разность потенциалов. Считалось, однако, что на такое способна лишь небольшая группа бактерий из весьма экзотических природных ниш: таких, где нужные минералы в изобилии, а кислорода нет. А главное, там нету органического сырья для альтернативного способа произвести АТФ — брожения. Хитрый фокус с транспортом электронов в такой ситуации — единственный способ как-то выживать.

Дэниел Портной и его коллеги из Университета Калифорнии в Беркли занимались совсем другой бактерией по имени «листерия»: этот кишечный патоген проводит свою активную жизнь в пищеварительной системе человека. Кислорода там нет, зато вполне достаточно питательных веществ, которые можно сбраживать. Тем не менее, когда этих бактерий помещали в электрохимическую камеру, они генерировали электрический ток. О листерии и раньше было известно, что она умеет восстанавливать трехвалентное железо до двухвалентного, и вместе эти факты однозначно свидетельствуют, что обитатель наших кишок зачем-то занимается внеклеточным переносом электронов, без которого прекрасно мог бы обойтись. Эту загадку и разгадали калифорнийские биохимики, о чем и сообщили в журнале Nature.

Ученые охарактеризовали все гены и белки, участвующие в процессе. Оказалось, что начальные стадии очень похожи на то, что происходит в клетках узких специалистов, полагающихся на ВПЭ ради выживания. Однако дальше происходит нечто другое: электрон подхватывают органические молекулы — флавины — которые и несут его наружу. Дальнейшая судьба электрона неизвестна, но флавины легко могут передать его минеральным частицам почвы, некоторым компонентам белков или даже другим бактериям.

Авторы показали, что описанный механизм присутствует не только у листерии, но и у самых разных обитателей человеческого кишечника, включая молочнокислую бактерию лактобациллу. По своему устройству он гораздо проще, чем система ВПЭ у минерал-зависимых анаэробов, поскольку флавины, как правило, присутствуют в изобилии. Возможно, именно в этом и состоит ответ на вопрос, зачем бактериям прибегать к таким изыскам в условиях избытка органики для сбраживания: «изыски» оказались не так уж сложны. Если минерал-зависимые анаэробы прибегают к этому способу получения энергии, потому что у них нет другого выхода, обитатели наших кишок занимаются этим просто потому, что это удобно.

То, что удобно бактериям, может оказаться удобным и для человечества. Бактерии, которые до сих пор пытались применить в микробных топливных ячейках, были очень капризны и не слишком конкурентоспособны в условиях реальной жизни, да и ВПЭ в их исполнении был громоздким и не слишком эффективным процессом. Не исключено, что более привычных нам бактерий удастся обучить выполнять этот трюк гораздо непринужденнее. Никто не знает, где именно произойдет прорыв в «зеленую энергетику» будущего, но каждая новая возможность повышает шансы, что он произойдет в ближайшие десятилетия.

Другой аспект этой работы — более глубокое понимание процессов, происходящих, если можно так выразиться, в сокровенных недрах человека. Информация о том, что там, в таинственной тьме, кроме всего прочего еще и вырабатывается электричество, не может не волновать. Не исключено, что медицина сделает из этого факта и более практичные выводы.

Микробиота желудка человека: пора ли переосмыслить патогенез болезней желудка?

United European Gastroenterol J. 2015 г., июнь; 3(3): 255–260.

Кафедра клинической медицины и хирургии, Университет Федерико II, Неаполь, Италия

Автор, ответственный за переписку. Херардо Нардоне, отделение гастроэнтерологии, кафедра клинической медицины и хирургии, Университет Федерико II в Неаполе, Via S. Pansini 5, 80131 Неаполь, Италия. Электронная почта: [email protected]

Поступила в редакцию 27 октября 2014 г .; Принято 7 декабря 2014 г.

Эта статья была процитирована другими статьями в PMC.

Abstract

Введение

Хотя долгое время человеческий желудок считался стерильным органом, из-за выработки кислоты желудок человека содержит основной микробиом.

Цель

Предоставить обновленную информацию о микробиоте желудка и ее связи с желудочными заболеваниями.

Методы

Мы провели систематический обзор литературы.

Результаты

Разработка культурально-независимых методов облегчила идентификацию многих бактерий.В желудке было обнаружено пять основных типов: Firmicutes , Bacteroidites , Actinobacteria , Fusobacteria и Proteobacteria . На уровне родов в желудке здорового человека преобладают Prevotella , Streptococcus, Veillonella , Rothia и Haemophilus ; однако состав желудочной микробиоты динамичен и зависит от таких факторов, как диета, лекарства и болезни.Взаимодействие между ранее существовавшей желудочной микробиотой и инфекцией Helicobacter pylori может влиять на индивидуальный риск заболевания желудка, включая рак желудка.

Выводы

Поддержание бактериального гомеостаза может иметь важное значение для здоровья желудка и подчеркивает возможность терапевтических вмешательств, направленных на микробиоту желудка, даже если pH желудка, перистальтика и слой слизи могут предотвратить бактериальную колонизацию; и определение желудочной микробиоты здорового желудка все еще остается сложной задачей.

Ключевые слова: Рак желудка, микробиота желудка, гастрит, Helicobacter pylori , обзор, бактерии желудка, рак желудка заявил, что «жизнь без бактерий была бы невозможна». Несколько лет спустя Эли Мечников постулировал, что молочнокислые бактерии полезны для здоровья и способствуют долголетию.Сегодня люди считаются сверхорганизмами, состоящими из клеток и симбиотических микроорганизмов, хотя количество микроорганизмов, колонизирующих человеческое тело, в 10 раз превышает количество клеток человеческого организма, а количество генов микроорганизмов в 150 раз превышает количество генов человека. 1 Поэтому исследования болезней человека должны включать микробиом, чтобы получить полную картину данного состояния.

В 2000 году редакторы Science предсказали, что « исследования человеческих микробов станут новой горячей темой во всем мире.” 2 В 2007 году Национальный институт здоровья США (NIH) запустил проект микробиома человека. 3 Всего год спустя Европейский союз (ЕС) профинансировал проект, посвященный метагеномике желудочно-кишечного тракта человека. Наконец, в 2009 году Международный консорциум микробиома человека начал исследовать взаимосвязь между микробиотой и здоровьем и болезнями человека. 4,5 С тех пор было получено огромное количество данных, преимущественно по кишечной микробиоте; и, похоже, настало время объединить различные направления исследований.Здесь мы рассмотрим последние данные, касающиеся состава желудочной микробиоты, факторов, которые ее модулируют, и взаимосвязи между желудочной микробиотой и инфекцией Helicobacter pylori ( H. pylori ).

Состав желудочной микробиоты

Исследования желудочной микробиоты бездействовали в течение многих лет, в основном из-за догмы о том, что из-за выработки кислоты «желудок является стерильным органом», негостеприимным для бактерий. Кроме того, рефлюкс желчных кислот в желудок, толщина слоя слизи и эффективность желудочной перистальтики могли препятствовать колонизации желудка бактериями.Кроме того, нитрат, содержащийся в слюне и пище, преобразуется Lactobacilli , присутствующими во рту, в нитрит, который, попав в желудок, трансформируется желудочным соком в оксид азота, сильное противомикробное средство. Все эти факторы, наряду с техническими трудностями при сборе образцов для анализа и отсутствием простых и надежных диагностических тестов, препятствуют проведению сложных исследований микробиоты желудка. 6,7

Открытие Campylobacter pyloridis Робином Уорреном и Барри Маршаллом в 1982 году разрушило догму о стерильности желудка.Бактерия, переименованная в H. pylori в 1984 г., колонизирует и повреждает слизистую оболочку желудка с помощью сложных бактериальных механизмов. H. pylori избегает выведения из желудка благодаря ферменту уреазе, который производит аммиак из мочевины. Аммиак нейтрализует кислоту, тем самым позволяя бактериям проникать в слизистый слой, колонизировать эпителий и вызывать сложную воспалительную реакцию, которая повреждает слизистую оболочку желудка и приводит к хроническому гастриту у большинства инфицированных людей или к пептической язве в подгруппе (10% ), и к злокачественным новообразованиям желудка в меньшинстве (<1%).

В 1981 году, за несколько месяцев до открытия H. pylori , The Lancet сообщил, что в желудке обнаруживается большое количество кислотоустойчивых бактериальных штаммов, среди которых Streptococcus, Neisseria и Lactobacillus . Присутствие этих бактерий неудивительно, так как желудок подвергается набуханию бактерий из ротовой полости и рефлюксу бактерий из двенадцатиперстной кишки. Более 65% филотипов, идентифицированных в желудке, были описаны в образцах изо рта человека. 8 Таким образом, такие виды бактерий, как Veillonella , Lactobacillus и Clostridium , которые находятся в желудочном соке, могут быть просто преходящими. 9

Транзиторные бактерии образуют небольшие колонии на короткие промежутки времени, не колонизируя слизистую оболочку желудка и не взаимодействуя с хозяином; однако, неизвестно, колонизируют ли бактерии, отличные от H. pylori , слизистую оболочку желудка и взаимодействуют с хозяином, проникая через толстый слой слизи.Таким образом, исследование только желудочного сока на наличие бактерий не является окончательным и может недооценивать реальное присутствие бактерий на уровне слизистой оболочки. Действительно, в то время как Firmicutes, Bacteroidetes и Actinobacteria преобладают в образцах желудочного сока, Firmicutes и Proteobacteria являются наиболее распространенными типами в образцах слизистой оболочки желудка. 10 Кроме того, идентификация бактериальных штаммов традиционными культуральными методами дает неполную и необъективную картину биоразнообразия микробиоты желудка, поскольку более 80% микроорганизмов не поддаются культивированию. 11,12 В последнее время разработка независимых от культуры молекулярных методов, основанных на генах 16S рРНК, таких как флуоресцентная гибридизация in situ, дот-блот-гибридизация с зондами, нацеленными на рРНК, денатурирующий градиентный гель-электрофорез, температурный градиентный гель-электрофорез и клонирование и секвенирование рДНК облегчили идентификацию и классификацию желудочно-кишечных бактерий. 13

Бик и др. 10 впервые проанализировали слизистую оболочку желудка 23 здоровых взрослых людей с использованием библиотеки клонов малой субъединицы 16S рДНК: они идентифицировали 1056 не- H.pylori клонов, 127 филотипов и пять доминирующих родов ( Streptococcus, Prevotella, Rothia, Fusobacterium и Veillonella) . Несколько лет спустя Ли и соавт. 14 проанализировали микробиоту желудка 10 здоровых субъектов путем клонирования и секвенирования 16S рРНК и идентифицировали 1223 не относящихся к клонов H. pylori , 133 филотипа и пять доминирующих родов ( Streptococcus, Prevotella, Neisseriae, Haemophilus и и и ). В 2013 г. Энгстранд и соавт. 15 исследовали микробиоту желудка 13 здоровых субъектов с помощью пиросеквенирования, идентифицировав 200 филотипов и пять доминирующих родов ( Prevotella , Streptococcus, Veillonella, Rothia, Pasturellaceae ), и они не различались при сравнении антрального отдела и тела.

В том же году Delgado et al. 16 проанализировали образцы желудочного сока и биопсии желудка 12 здоровых субъектов с помощью культивирования и пиросеквенирования и обнаружили, что наиболее распространены роды Streptococcus , Propionibacterium и Lactobacillus .Хотя в этих исследованиях изучались разные популяции (афроамериканцы, латиноамериканцы, китайцы и европейцы), желудочная микробиота как на уровне типов, так и на уровне родов была удивительно схожа во всех из них, даже если с большой степенью межсубъектной изменчивости.

Факторы, влияющие на состав микробиоты желудка

Состав микробиоты желудка на уровне родов динамичен и зависит от таких факторов, как особенности питания, прием лекарств, воспаление слизистой оболочки желудка и, конечно же, H.pylori колонизация. В то время как во многих исследованиях документировано влияние диеты на состав микробиоты кишечника у людей, 17–21 лишь немногие из них содержат доказательства, в основном ограниченные исследованиями на животных моделях, в которых рассматривается влияние диеты на микробиоту желудка. Исследование in vivo показывает более высокие уровни общего количества аэробов, общего количества анаэробов и Lactobacilli в желудке мышей, получавших неочищенную диету (пищу, полученную из натуральных источников), по сравнению с мышами, получавшими очищенную диету (рафинированная пища).Это увеличение коррелирует с более низким уровнем мРНК Toll-подобного рецептора 2 (TLR-2) в желудке. 22

Длительный прием ингибиторов протонной помпы (ИПП) и H 2 -антагонистов, а также атрофический гастрит влияет на состав микробиоты желудка; это неудивительно, учитывая, что микробиота желудка зависит от секреции желудочного сока. Бактериальный рост происходит, когда рН желудка > 3,8. 23 Орофарингеоподобные и фекальноподобные бактерии встречаются значительно чаще у пациентов, получающих ИПП, чем у пациентов, получающих H 2 -антагонисты, и у нелеченых контрольных субъектов. 24 Лечение ИПП в течение 2 недель снижает секрецию желудочного сока на 75%, и этого было достаточно для бактериальной колонизации желудка у здоровых добровольцев. 23 Омепразол (40 мг/день) в течение 3 месяцев вызывал чрезмерный рост бактерий в желудке у 10 из 30 пациентов по сравнению с 1 из 10 контрольных субъектов; однако уже через 14 дней лечения ИПП (омепразол 30 мг/день) общее количество желудочных бактерий увеличилось до значительного уровня. 25

Известно, что антибиотики отрицательно влияют на микрофлору желудочно-кишечного тракта.Исследования на животных показывают, что лечение пенициллином снижает популяций Lactobacilli и способствует колонизации эпителия желудка дрожжами. Используя подходы, зависящие от культуры и независимые от культуры, Mason et al. 26 продемонстрировали, что лечение цефоперазоном у человека вызывает долговременное изменение микробиоты желудка, такое как значительное снижение количества Lactobacilli и чрезмерный рост Enterococci .

Взаимосвязь между

Helicobacter pylori и микробиотой желудка

Исследования на животных моделях показывают, что длительное воздействие H.pylori влияет на бактериальный состав микробиоты желудка. Действительно, изобилие видов Eubacterium cylindroides и Prevotella и уменьшение на видов Bifidobacterium , видов Clostridium coccoides и Clostridium leptum были обнаружены в H. pylori -положительные песчанки. 27 Исследования, проведенные у пациентов без инфекции H. pylori , показали, что у них наблюдается относительное отсутствие Proteobacteria и Bacteroidetes типов и относительное количество Streptococcus и родов Prevotella . 14 В H. pylori — положительных пациентов по отношению к H. pylori — отрицательных субъектов, Maldonado-Contreras et al. 28 сообщают о более высокой численности Proteobacteria , Spirochetes и Acidobacteria ; и снижение количества Actinobacteria , Bacteroidetes и Firmicutes .

Вызванные H. pylori изменения желудочной микрофлоры могут быть связаны с различными факторами.Длительная инфекция H. pylori приводит к атрофии желудка и, следовательно, к повышению рН желудка, что способствует колонизации желудка транзиторными бактериями. Кроме того, аммиак и бикарбонат, продуцируемые H. pylori из мочевины, могут служить субстратами для других бактерий. Наконец, H. pylori замедляет моторику желудка, тем самым способствуя удалению прилипших бактерий со слизистой оболочки. 9 Вполне вероятно, что H. pylori создает специальные ниши, обеспечивающие выживание и колонизацию бактерий в желудке.Несмотря на эти данные, связь между H. pylori и микробиотой желудка остается спорной. Действительно, Тан и соавт. 29 сообщают, что хроническая инфекция H. pylori существенно не изменяет микробиоту желудка мышей. Точно так же Бик и соавт. 10 не обнаружили существенных различий в микробиоте желудка между H. pylori — положительными и H. pylori -отрицательными с точки зрения последовательностей 16S рДНК.Совсем недавно Хосрави и соавт. 30 подтвердили эти данные у большой выборки пациентов, включая 131 H. pylori — положительных и 84 H. pylori — отрицательных пациентов.

Вполне вероятно, что такие факторы, как степень воспаления H. pylori ; время заражения; и при рассмотрении состава желудочной микробиоты необходимо учитывать наличие, тип и протяженность предраковых поражений.

Желудочная микробиота и больной желудок

Исследования на животных и людях показывают, что колонизация желудка бактериями, которые обычно колонизируют нижние отделы кишечника, может повлиять на исход H.pylori и риск развития рака желудка. 31–34

У мышей C57BL/6 N, выращенных в различных средах, например, Charles River Lab и Taconic Farms, а затем инфицированных одним и тем же штаммом H. pylori , частота воспаления, гастрита и метаплазии была значительно выше. больше у тех мышей, выращенных в лаборатории Charles River Lab. Интересно, что скорость колонизации желудка штаммами Lactobacillus значительно различалась между двумя группами мышей. 35 Эти данные согласуются с идеей о том, что у мышей от разных производителей будут разные микробные популяции в желудке.

Кроме того, у безмикробных трансгенных мышей с инсулин-гастрином (INS-GAS), мышиной модели рака желудка, развилась интраэпителиальная неоплазия желудка с заметной временной задержкой при инфицировании только H. pylori по сравнению с инфицированными H. pylori плюс нормальная комплексная микробиота желудка. 36 Аналогичным образом, колонизация желудка искусственной кишечной микробиотой («измененная флора Шедлера», включая видов Clostridium , видов Lactobacillus murinus и видов Bacteroides ) увеличивала частоту желудочной интраэпителиальной неоплазии до 69% у самцы мышей INS-GAS, 7 месяцев после H.pylori инфекции. 37 Наконец, лечение антибиотиками значительно отсрочило начало неоплазии желудка у мышей INS-GAS , не содержащих Helicobacter и специфических патогенов. 38

Культуральное исследование 103 биопсий пациентов, инфицированных H. pylori , показало, что колонизация не- бактериями H. pylori была выше в группе с неязвенной диспепсией, чем в группе с язвой желудка. ( p  < 0,001), что предполагает патогенетическую роль не- H.pylori при неязвенной диспепсии. 39 Кроме того, наблюдалась положительная корреляция между Streptococcus и язвенной болезнью. 30

У пациентов с антральным гастритом по сравнению с H. pylori -отрицательными субъектами наблюдается снижение Proteobacteria и увеличение Firmicutes на уровне типов и значительное увеличение Streptococcus 9 родов, без существенных различий между антральным отделом и телом желудка в обеих группах. 14 Аналогичным образом, у пациентов с атрофическим гастритом по сравнению со здоровыми субъектами было увеличение Streptococcus и снижение Prevotella . 15

В последнее время сообщалось о постепенном сдвиге профиля микробиоты желудка от неатрофического гастрита к кишечной метаплазии, а затем к раку желудка кишечного типа. 40 Меньшее микробное богатство (количество родов бактерий на образец) в верхних отделах пищеварительного тракта было независимо связано с более низким соотношением пепсиногена I/пепсиногена II в сыворотке, что соответствует предрасполагающему к раку состоянию желудка. 41 Культуральный анализ пациентов с раком желудка выявляет большее количество микроорганизмов и большее количество анаэробных бактерий (например, видов Clostridium и Bacteroides ), чем в нормальной слизистой оболочке. 42 У больных раком относительное содержание Streptococcus , Lactobacillus , Veillonella и Prevotella ; и уменьшение штамма H. pylori . 42 Интересно, что Veillonella способствует накоплению нитритов в желудке, что способствует канцерогенному эффекту. 39 В связи с этим следует отметить, что концентрация нитритов в желудочном соке больных раком желудка значительно выше, чем в контроле. 43

Совсем недавно анализ на основе 454 GS FLX Titanium микробного состава, разнообразия и богатства слизистой оболочки желудка у пациентов с хроническим гастритом, кишечной метаплазией и раком желудка выявил относительное увеличение класса бацилл при раке желудка группе по сравнению с другими группами.Более того, количество представителей семейства Helicobacteraceae было значительно ниже в группе больных раком желудка по сравнению с группами пациентов с хроническим гастритом и кишечной метаплазией, в то время как относительная численность семейства Streptococceae значительно увеличилась. Кроме того, плотность и разнообразие желудочной микробиоты в группе рака желудка увеличились по сравнению с другими группами. 44

В целом, эти данные свидетельствуют о том, что в моделях на животных, а также, вероятно, и у людей микробиота желудка может влиять на иммунобиологию слизистой оболочки желудка и, как следствие, на исход H.pylori и связанный с ним канцерогенный процесс. 45 Тем не менее, уникальный бактериальный профиль еще не определен, и необходимо уточнить механистическую связь с раком.

Выводы

Открытие H. pylori разрушило историческую догму медицины о том, что «желудок — стерильный орган». Текущие данные свидетельствуют о том, что в желудке здорового человека в основном микробиоме преобладают Prevotella , Streptococcus, Veillonella , Rothia и Haemophilus .Сдвиг в численности типов Firmicutes и родов Streptococcus и Prevotella можно обнаружить в желудке, инфицированном H. pylori-, и при раке желудка. Фармакологическое ингибирование секреции желудочного сока и атрофия желудка обеспечивают выживание и размножение других микробов, которые в норме уничтожаются кислотой.

В последние годы наше понимание микробиоты желудка расширилось, но до сих пор неясно, в какой степени H.pylori воздействует на микробиоту желудка, и если и в какой степени микробиота желудка модулирует исход инфекции H. pylori . Тем не менее становится очевидным, что их взаимодействие влияет на индивидуальный риск желудочных заболеваний, включая рак желудка. Будут приветствоваться дальнейшие исследования на людях, направленные на выяснение состава микробиоты желудка и ее роли в здоровье и болезни.

Каковы следующие шаги?

Будущие исследования микробиоты желудка должны включать микробиологические и метаболические профили, коррелирующие с естественным течением конкретных заболеваний.Впоследствии животных, свободных от микробов, можно было использовать для понимания случайной связи между бактериями и болезнью хозяина. Как только этот шаг будет достигнут, можно будет рассмотреть возможность модулирования микробиоты желудка с целью изменения естественного течения заболеваний или их предотвращения.

Достижения в области молекулярных технологий позволят получать больше данных из меньшего количества образцов с меньшими затратами, что в дальнейшем позволит проводить более подробные исследования микробиома желудка и сделает данные доступными для более широкого круга ученых.

Раскрытие молекулярных основ взаимодействия бактерии-хозяина улучшит выбор пробиотиков для различных клинических показаний.

Благодарности

Мы благодарим Джин Энн Гилдер (Scientific Communication, Неаполь, Италия) за редактирование текста.

Финансирование

Это исследование не получило специального гранта от какого-либо финансирующего агентства в государственном, коммерческом или некоммерческом секторах.

Конфликт интересов

Не заявлено.

Каталожные номера

1.Abdo Z, Schüette UM, Bent SJ и др. Статистические методы характеристики разнообразия микробных сообществ путем анализа полиморфизмов длин концевых рестрикционных фрагментов генов 16S рРНК. Окружающая среда микробиол 2006 г.; 8: 929–938. [PubMed] [Google Scholar]6. Ян И, Нелл С, Сурбаум С. Выживание на враждебной территории: микробиота желудка. FEMS Microbiol Rev. 2013; 37: 736–761. [PubMed] [Google Scholar]7. Ву ВМ, Ян ЮС, Пэн ЛХ. Микробиота в желудке: новые идеи. Джей Диг Дис 2014; 15: 54–61.[PubMed] [Google Scholar]8. Казор К.Э., Митчелл П.М., Ли А.М. и др. Разнообразие бактериальных популяций на спинке языка у больных галитозом и у здоровых. Джей Клин Микробиол 2003 г.; 41: 558–563. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]9. Зильберштейн Б., Кинтанилья А.Г., Сантос М.А. и соавт. Микробиота пищеварительного тракта здоровых добровольцев. Клиники 2007 г.; 62: 47–54. [PubMed] [Google Scholar] 10. Бик Э.М., Экбург П.Б., Гилл С.Р. и др. Молекулярный анализ бактериальной микробиоты желудка человека.Proc Natl Acad Sci USA 2006 г.; 103: 732–737. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]11. Азкарате-Перил М.А., Сайкес М., Бруно-Барсена Дж.М. Кишечная микробиота, желудочно-кишечная среда и колоректальный рак: предполагаемая роль пробиотиков в профилактике колоректального рака? Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 2011 г.; 301: g401–g424. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]13. Fraher MH, O’Toole PW, Quigley EM. Методы, используемые для характеристики микробиоты кишечника: руководство для клинициста.Нат Рев Гастроэнтерол Гепатол 2012 г.; 9: Б312–Б322. [PubMed] [Google Scholar] 14. Ли ХХ, Вонг Г.Л., То К.Ф. и др. Профилирование бактериальной микробиоты при гастрите без инфекции Helicobacter pylori или применения нестероидных противовоспалительных препаратов. PLoS один 2009 г.; 4: e7985–e7985. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]15. Энгстранд Л., Линдберг М. Helicobacter pylori и микробиота желудка. Best Pract Res Clin Gastroenterol 2013; 27: 39–45. [PubMed] [Google Scholar] 16. Дельгадо С., Кабрера-Рубио Р., Мира А. и др.Микробиологическое исследование желудочной экосистемы человека методами культивирования и пиросеквенирования. Микроб Экол 2013; 65: 763–772. [PubMed] [Google Scholar] 17. Голдсмит Дж.Р., Сартор Р.Б. Роль диеты в метаболизме микробиоты кишечника: последующее воздействие на иммунную функцию и здоровье хозяина, а также терапевтические последствия. J Гастроэнтерол 2014; 49: 785–798. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]18. Корпела К., Флинт Х.Дж., Джонстон А.М. и др. Сигнатуры кишечной микробиоты предсказывают реакцию хозяина и микробиоты на диетические вмешательства у людей с ожирением.PLoS один 2014; 9: e

–e

. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]19. Дэвид Л.А., Морис С.Ф., Кармоди Р.Н. и др. Диета быстро и воспроизводимо изменяет микробиом кишечника человека. Природа 2014; 505: 559–563. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]20. Чан Ю.К., Эстаки М., Гибсон Д.Л. Клинические последствия дисбактериоза, вызванного диетой. Энн Нутр Метаб 2013; 63: 28–40. [PubMed] [Google Scholar] 21. Fan W, Huo G, Li X и др. Влияние диеты на формирование микробиоты кишечника выявлено в ходе сравнительного исследования у детей раннего возраста в течение шести месяцев жизни.Дж Микробиол Биотехнолог 2014; 24: 133–143. [PubMed] [Google Scholar] 22. Сахасакул Ю, Такемура Н, Сонояма К. Различное влияние очищенных и неочищенных рационов на микробиоту и толл-подобные рецепторы в желудке мышей. Биоски Биотехнолог Биохим 2012 г.; 76: 1728–1732. [PubMed] [Google Scholar] 23. Веспер Б.Дж., Джавди А., Альтман К.В. и др. Влияние ингибиторов протонной помпы на микробиоту человека. Curr Drug Metab 2009 г.; 10: 84–89. [PubMed] [Google Scholar] 24. Сандулеану С., Джонкерс Д., Де Брюйне А. и др.Бактериальная флора, не относящаяся к Helicobacter pylori , во время кислотосупрессивной терапии: дифференциальные данные в желудочном соке и слизистой оболочке желудка. Алимент Фармакол Тер 2001 г.; 15: 379–388. [PubMed] [Google Scholar] 25. Theisen J, Nehra D, Citron D, et al. Подавление секреции желудочного сока у больных с гастроэзофагеальной рефлюксной болезнью приводит к избыточному бактериальному росту в желудке и деконъюгации желчных кислот. J Гастроинтест Сур 2000 г.; 4: 50–54. [PubMed] [Google Scholar] 26. Мейсон К.Л., Эрб Даунворд Дж.Р., Фальковски Н.Р. и др.Взаимодействие между бактериальной микробиотой желудка и Candida albicans во время постантибиотической реколонизации и гастрита. Заразить иммунитет 2012 г.; 80: 150–158. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]27. Осаки Т., Мацуки Т., Асахара Т. и др. Сравнительный анализ бактериальной микробиоты желудка монгольских песчанок после длительной инфекции Helicobacter pylori . Микроб Патог 2012 г.; 53: 12–18. [PubMed] [Google Scholar] 28. Мальдонадо-Контрерас А., Гольдфарб К.С., Годой-Виторино Ф. и др.Структура бактериального сообщества желудка человека в зависимости от статуса Helicobacter pylori . ИСМЕ J 2011 г.; 5: 574–579. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]29. Тан М.П., ​​Капаракис М., Галич М. и др. Хроническая инфекция Helicobacter pylori существенно не изменяет микробиоту желудка мышей. Appl Environ Microbiol 2007 г.; 73: 1010–1013. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]30. Хосрави Ю., Дией Ю., Пох Б.Х. и др. Культивируемая бактериальная микробиота желудка положительных и отрицательных Helicobacter pylori больных желудочным заболеванием.Научный мир J 2014, стр. 610421–610421. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]31. Уокер М.М., Тэлли Н.Дж. Бактерии и патогенез заболеваний верхних отделов желудочно-кишечного тракта: после эпохи Helicobacter pylori . Алимент Фармакол Тер 2014; 39: 767–779. [PubMed] [Google Scholar] 32. Авилес-Хименес Ф., Васкес-Хименес Ф., Медрано-Гусман Р. и соавт. Состав микробиоты желудка различается у пациентов с неатрофическим гастритом и у пациентов с кишечным типом рака желудка.научный представитель 2014; 4: 4202–4202. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]34. Мартин М., Солник СП. Желудочное микробное сообщество, колонизация Helicobacter pylori и заболевание. кишечный микроб 2014; 5: 345–350. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]35. Ролиг А.С., Чех С., Алер ​​Э. и др. Степень воспаления, вызванного Helicobacter pylori , регулируется микробиотой хозяина перед инфекцией. Заразить иммунитет 2013; 81: 1382–1389. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]36.Lofgren JL, Whary MT, Ge Z, et al. Отсутствие комменсальной флоры у мышей INS-GAS, инфицированных Helicobacter pylori , уменьшает гастрит и задерживает интраэпителиальную неоплазию. Гастроэнтерология 2011 г.; 140: 210–220. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]37. Lertpiriyapong K, Whary MT, Muthupalani S, et al. Колонизация желудка ограниченной комменсальной микробиотой воспроизводит развитие неопластических поражений разнообразной кишечной микробиотой в мышиной модели канцерогенеза желудка Helicobacter pylori INS-GAS.кишки 2014; 63: 54–63. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]38. Ли К.В., Рикман Б., Роджерс А.Б. и др. Комбинация сулиндака и противомикробной эрадикации Helicobacter pylori предотвращает прогрессирование рака желудка у мышей INS-GAS с гипергастринемией. Рак Рез 2009 г.; 69: 8166–8174. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]39. Hu Y, He LH, Xiao D и др. Бактериальная флора на фоне Helicobacter pylori в желудке больных с заболеваниями верхних отделов желудочно-кишечного тракта.Мир J Гастроэнтерол 2012 г.; 18: 1257–1261. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]40. Авилес-Хименес Ф., Васкес-Хименес Ф., Медрано-Гусман Р. и соавт. Состав микробиоты желудка различается у пациентов с неатрофическим гастритом и у пациентов с кишечным типом рака желудка. научный представитель 2014; 4: 4202–4202. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]41. Ю Г., Гейл М. Х., Ши Дж. и др. Связь между микробиотой верхних отделов пищеварительного тракта и предрасполагающими к раку состояниями пищевода и желудка.Рак эпидемиол биомаркеры Prev 2014; 23: 735–741. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]42. Диксвед Дж., Линдберг М., Розенквист М. и др. Молекулярная характеристика микробиоты желудка у больных раком желудка и в контроле. Джей Мед Микробиол 2009 г.; 58: 509–516. [PubMed] [Google Scholar]43. Ван Л.Л., Ю С.Дж., Чжан С.Х. и др. Участие микробиоты в развитии рака желудка. Мир J Гастроэнтерол 2014; 20: 4948–4952. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]44.Ын С.С., Ким Б.К., Хан Д.С. и др. Различия в профилировании микробиоты слизистой оболочки желудка у больных хроническим гастритом, кишечной метаплазией и раком желудка методами пиросеквенирования. Хеликобактер 2014; 19: 407–416. [PubMed]

Микробиом кишечника

Кредит: Антуан Доре

Мы не одиноки в своих телах. Внутри каждого человека живут триллионы микроорганизмов — бактерий, вирусов, грибков и других форм жизни, которые в совокупности известны как микробиом.Различные органы имеют различных микробных обитателей, но группа, которая привлекла наибольшее внимание в биомедицинских исследованиях, находится в кишечнике.

Чтобы лучше понять роль, которую кишечные микробы играют в здоровье и заболевании, исследователи со всего мира изучают, что делает кишечный микробиом «хорошим». В конце концов, в кишечнике обитают сотни различных видов бактерий — некоторые патогенные, а некоторые полезные. Вычислительный биолог Эран Сигал утверждает, что сбор данных о микробиоме позволит использовать подход «глубокого фенотипирования», который может изменить открытие лекарств.А изучение некоторых видов пробиотиков, способствующих укреплению здоровья, открывает биологические открытия, которые могут способствовать разработке лекарств.

В настоящее время считается, что на некоторые заболевания влияют процессы в кишечном микробиоме. К ним относятся рак, аутоиммунные заболевания, такие как рассеянный склероз и расстройство аутистического спектра. Микробиом кишечника также сильно взаимодействует с некоторыми лекарствами, в том числе с некоторыми психотерапевтическими средствами, и влияет на их действие.

Имея все больше доказательств важности кишечного микробиома для здоровья, синтетические биологи стремятся сконструировать микробиом — как на уровне отдельных видов, так и как экосистему — чтобы предотвратить развитие болезней.Также растет общественный интерес к тому, как можно повлиять на микробиом кишечника, часто сосредоточенный на личном диетическом выборе. Микробиолог Питер Тернбо переформулирует это как вопрос не о том, какие продукты принесут пользу нашему здоровью, а скорее о том, какие медицинские выводы можно извлечь из взаимодействия между нашими кишечными микробами и тем, что мы едим.

В настоящее время проводится гораздо больше исследований микробиома кишечника, чем может быть описано в этом обзоре, но это дополнение дает представление о широте этой обширной области.

Мы рады отметить финансовую поддержку Danone Nutricia Research в подготовке этого обзора. Как всегда, Nature несет единоличную ответственность за все редакционные материалы.

Как кишечные бактерии сообщают своим хозяевам, что им есть

Ученые уже несколько десятилетий знают, что то, что мы едим, может изменить баланс микробов в нашем пищеварительном тракте. Выбор между бутербродом BLT или йогуртовым парфе на обед может увеличить популяцию одних типов бактерий и уменьшить другие, и по мере изменения их относительного количества они выделяют разные вещества, активируют разные гены и поглощают разные питательные вещества.

И этот выбор еды, вероятно, улица с двусторонним движением. Также было показано, что кишечные микробы влияют на диету и поведение, а также на тревогу, депрессию, гипертонию и множество других состояний. Но как именно эти триллионы крошечных гостей, вместе называемых микробиомом, влияют на наши решения о том, какую еду запихивать в рот, остается загадкой.

Теперь нейробиологи обнаружили, что определенные типы кишечной флоры помогают животному-хозяину определять, каких питательных веществ не хватает в пище, а затем точно определять, сколько из этих питательных веществ действительно необходимо хозяину.«То, что бактерии делают для аппетита, похоже на оптимизацию того, как долго автомобиль может работать без необходимости доливать бензин в бак», — говорит старший автор Карлос Рибейро, изучающий пищевое поведение Drosophila melanogaster , а типа. плодовой мухи в Центре неизвестных Шампалимо в Лиссабоне.

В статье, опубликованной недавно в PLOS Biology, Рибейро и его команда продемонстрировали, как микробиом влияет на решения дрозофилы о питании.Сначала они кормили одну группу мух раствором сахарозы, содержащим все необходимые аминокислоты. Другая группа получила смесь, которая содержала некоторые аминокислоты, необходимые для производства белка, но не содержала незаменимых аминокислот, которые организм-хозяин не может синтезировать самостоятельно. Для третьей группы мух ученые удаляли незаменимые аминокислоты из пищи одну за другой, чтобы определить, какие из них обнаруживаются микробиомом.

После 72 часов на различных диетах мухам всех трех групп был предложен буфет, предлагающий их обычный сахарный раствор вместе с богатыми белком дрожжами.Исследователи обнаружили, что мухи в двух группах, в рационе которых не было ни одной незаменимой аминокислоты, испытывали сильную тягу к дрожжам, чтобы восполнить недостающие питательные вещества. Но когда ученые увеличили пять различных типов бактерий, найденные в мух. мухи полностью потеряли желание есть больше белка.

Исследователи обнаружили, что уровень аминокислот у мух все еще был низким, что указывает на то, что бактерии не просто замещали питательные вещества, отсутствующие в рационе мух, производя сами аминокислоты. Вместо этого микробы функционировали как маленькие метаболические фабрики, превращая полученную пищу в новые химические вещества: метаболиты, которые, по мнению исследователей, могли сообщать животному-хозяину, что оно может жить без аминокислот. В результате этого микробного трюка мухи, например, смогли продолжить размножение, хотя дефицит аминокислот обычно препятствует росту и регенерации клеток и, следовательно, размножению, объясняет Рибейро.

Два вида бактерий особенно эффективно влияли на аппетит мух таким образом: Acetobacter и Lactobacillus . Увеличения обоих было достаточно, чтобы подавить тягу мух к белку и увеличить их аппетит к сахару. Эти две бактерии также восстанавливали репродуктивные способности мух, указывая на то, что их тела выполняли нормальные функции, которые обычно ограничиваются при дефиците питания. «То, как мозг справляется с этим обменом информацией о питании, очень увлекательно, и наше исследование показывает, что микробиом играет ключевую роль в том, чтобы сказать животному, что делать», — говорит Рибейро.

Затем команда удалила фермент, необходимый для переработки аминокислоты тирозина у мух, в результате чего мухам необходимо получать тирозин через пищу, как и другие незаменимые аминокислоты. Удивительно, но они обнаружили, что Acetobacter и Lactobacillus не смогли подавить тягу к тирозину у модифицированных мух. «Это показывает, что микробиом кишечника эволюционировал, чтобы титровать только нормальное потребление незаменимых аминокислот», — объясняет Рибейро.

Исследование добавляет новый взгляд на совместную эволюцию микробов и их хозяев.«Результаты показывают, что существует уникальный путь, который развивался одновременно между животными и резидентными бактериями в их кишечнике, и существует восходящая связь о диете», — говорит Джейн Фостер, нейробиолог из Университета Макмастера в Онтарио, не связанная с этим. с исследованием.

Хотя в исследовании не указан точный механизм коммуникации, Рибейро считает, что он может принимать разные формы. Убедительные данные исследования указывают на то, что метаболиты микробного происхождения переносят информацию из кишечника в мозг, сообщая хозяину, нуждается ли он в определенном виде пищи.«Одна из больших загадок эволюции заключается в том, почему мы потеряли способность производить незаменимые аминокислоты», — говорит он. «Возможно, эти метаболиты дали животным больше свободы действий, чтобы быть независимыми от этих питательных веществ и иногда обходиться без них».

У микробов могут быть свои собственные эволюционные причины для связи с мозгом, добавляет он. Во-первых, они питаются тем, что ест животное-хозяин. Во-вторых, им нужно, чтобы животные-хозяева были социальными, чтобы гости могли распространяться среди населения. Пока данные ограничены моделями на животных, но Рибейро считает, что связь между кишечником и мозгом может обеспечить благодатную почву для разработки методов лечения людей в будущем.«Это интересное терапевтическое окно, которое однажды можно использовать для улучшения поведения, связанного с диетой», — говорит он.

Кишечные бактерии изменяются по мере взросления и могут ускорить старение

Созвездие кишечных бактерий в организме связано с различными заболеваниями, связанными со старением, включая сердечно-сосудистые заболевания и диабет 2 типа. Теперь исследование показало, что старение само по себе связано с изменениями микробиома, и что эти изменения отличаются от изменений, связанных с болезнями или приемом лекарств.Полученные результаты повышают вероятность того, что изменения в кишечных бактериях способствуют процессу старения, и что защита этих микробов может помочь людям вести более долгую и здоровую жизнь.

В новом исследовании, опубликованном в Cell Reports 28 сентября, исследователи из Медицинского центра Cedars-Sinai в Лос-Анджелесе взяли образцы бактерий из тонкого кишечника 251 человека в возрасте от 18 до 80 лет, которые проходили эндоскопию верхних отделов, когда врач втыкает небольшой зонд в горло и мимо желудка.Обычно исследователи изучают кишечные бактерии с помощью образцов стула. Но эти микробы, идущие из самого конца кишечника, могут сильно отличаться от бактерий в тонком кишечнике, ближе к желудку. Именно здесь происходит большая часть пищеварения и усвоения питательных веществ. «Все волшебство происходит в тонком кишечнике», — говорит соавтор исследования Марк Пиментел, гастроэнтеролог из Cedars-Sinai.

Проанализировав образцы, исследователи обнаружили, что старение связано с изменениями в популяциях бактерий.У пожилых людей было больше бактерий из семейств Enterococcaceae, Lactobacillaceae, Enterobacteriaceae и рода Bacteroides, , «и это все группы бактерий, которые могут вызывать заболевания у людей», — говорит Хайди Дж. Запата, специалист по инфекционным заболеваниям и иммунолог из Йельского университета. медицинского факультета, который не участвовал в исследовании. Например, бактерии E. coli , принадлежащие к семейству Enterococcaceae, могут вызывать диарею и инфекции мочевыводящих путей. Общее разнообразие бактерий также снижалось по мере того, как люди становились старше, снижаясь по мере того, как люди приближались к 80-летнему возрасту.Пиментел говорит, что низкое разнообразие также связано с проблемами со здоровьем. Исследования выявили связь между низким разнообразием бактерий и болезнью Крона, синдромом раздраженного кишечника и колоректальным раком, а также другими состояниями.

Пока не совсем ясно, как изменения в микробиоме могут способствовать старению и действительно ли они влияют. Исследования на грызунах показали, что нарушение работы кишечных бактерий может затруднить регенерацию стволовых клеток кишечника. Это может повлиять на обмен веществ, а также на общее состояние кишечного барьера; проблемы с этим барьером были связаны со старением и возрастными заболеваниями, такими как заболевания печени, метаболические заболевания, воспалительные заболевания кишечника, а также проблемы с легкими и мозгом.Микробные изменения, которые происходят в более позднем возрасте, также могут создавать более воспалительную среду в кишечнике, что способствует процессу старения. Когда в 2017 году исследователи пересадили кишечные микробы от старых мышей более молодым стерильным мышам, у молодых мышей развилось воспаление, свидетельствующее о старении.

Поскольку новое исследование выявило только ассоциации, оно не доказывает, что эти изменения вызывают старение. Вместо этого кишечные бактерии могут измениться, когда люди станут старше. «Мы действительно не знаем, кто здесь курица или яйцо, но нам нужно это выяснить», — говорит Пиментел.Он надеется найти ответы в будущих исследованиях, в том числе в дополнительных экспериментах по пересадке «старых» микробиомов молодым животным, чтобы увидеть, заставляет ли это их стареть быстрее или заболевает. По его словам, было бы также интересно изучить микробиомы здоровых долгожителей и выявить различия, которые могут играть роль в здоровом старении.

Также неясно, насколько широко применимы новые результаты, потому что пациенты проходили верхние эндоскопии, а «эндоскопия — это не то, на что люди с радостью идут добровольно», — говорит Елена Бьяджи, исследователь, изучающий микробиом в Болонском университете. в Италии, который не участвовал в исследовании.У этих людей могли быть основные медицинские проблемы, которые побудили их пройти эндоскопию, поэтому их кишечные бактерии, возможно, не были репрезентативными для нормальных, здоровых людей.

Исследователи также смогли выяснить, что употребление лекарств и наличие заболеваний влияют на микробиом тонкой кишки, независимо от старения. Они обнаружили, например, что чем больше лекарств люди принимали, тем больше бактерий Klebsiella у них было в кишечнике, но что количество Klebsiella не было связано с их возрастом или количеством болезней, которые у них были. Klebsiella может вызывать внутрибольничные инфекции, включая пневмонию, инфекции в области хирургического вмешательства и менингит, и эти бактерии часто устойчивы к антибиотикам. Они также обнаружили, что люди с сопутствующими заболеваниями, независимо от их возраста или приема лекарств, как правило, имеют в кишечнике больше бактерий Clostridium , которые могут вызывать опасные инфекции C. difficile .

Если в будущих исследованиях исследователи действительно покажут, что микробные изменения управляют процессом старения, а не наоборот, то защита микробиома с помощью выбора здорового образа жизни или целенаправленных медицинских вмешательств может дольше сохранять здоровье людей.Пиментель говорит, что правильное питание и физические упражнения почти наверняка помогут. Запата призывает людей также разумно подходить к использованию антибиотиков — избегать их приема, когда они не нужны, и принимать целенаправленные антибиотики, а не лекарства, убивающие широкий спектр бактерий. По ее словам, после лечения антибиотиками широкого спектра кишечные бактерии, как правило, вырастают с меньшим разнообразием, и могут процветать более нездоровые виды бактерий.

«Несбалансированная микробиота определенно может привести к инфекциям и заболеваниям», — говорит она.«Важно понимать эти изменения, которые происходят по мере того, как мы становимся старше, чтобы попытаться понять, можем ли мы улучшить процесс старения».

Это внутреннее чувство

Если бы инопланетяне прилетели из космоса и придавили человека, чтобы посмотреть, из чего мы сделаны, они бы пришли к выводу, что клетка за клеткой, мы в основном бактерии. Фактически, одноклеточные организмы — в основном бактерии — превосходят по численности наши собственные клетки в 10 раз, и большинство из них живут в кишечнике. В кишечнике, в свою очередь, развилась невероятно сложная нейронная сеть, способная использовать эту бактериальную экосистему как для физического, так и для психологического благополучия.

Идея о том, что бактерии, кишащие в кишечнике — все вместе известные как микробиом — могут влиять не только на кишечник, но и на разум, «только что катапультировалась на сцену», — говорит нейроиммунолог Джон Биненшток, доктор медицинских наук, из Университета Макмастера в Гамильтоне. Онтарио. Всего за последние несколько лет в результате исследований на грызунах были получены доказательства того, что микробиом кишечника может влиять на развитие нервной системы, химию мозга и широкий спектр поведенческих явлений, включая эмоциональное поведение, восприятие боли и реакцию стрессовой системы.

Исследования показали, например, что изменение баланса между полезными и болезнетворными бактериями в кишечнике животного может изменить химический состав его мозга и сделать его либо более смелым, либо более тревожным. Мозг также может оказывать сильное влияние на кишечные бактерии; как показали многие исследования, даже легкий стресс может нарушить микробный баланс в кишечнике, делая хозяина более уязвимым для инфекционных заболеваний и запуская каскад молекулярных реакций, которые возвращаются в центральную нервную систему.

Такие результаты открывают заманчивую возможность использования полезных или пробиотических бактерий для лечения расстройств настроения и тревожных расстройств — либо путем введения самих полезных микробов, либо путем разработки лекарств, имитирующих их метаболические функции. Новое исследование также намекает на новые способы лечения хронических желудочно-кишечных (ЖКТ) расстройств, которые обычно сопровождаются тревогой и депрессией и которые также, по-видимому, связаны с аномальной микробиотой кишечника.

Какими бы захватывающими ни были эти исследования, исследование того, как кишечные бактерии влияют на психологическое благополучие людей, все еще находится в зачаточном состоянии.Во-первых, исследования были почти полностью ограничены грызунами. Во-вторых, исследователи только начали исследовать, как возникают такие эффекты. Наконец, исправление микробного дисбаланса для лечения заболеваний требует сначала определения того, что представляет собой здоровый микробиом кишечника, — то, что ученые все еще пытаются понять.

«Мы просто царапаем поверхность», — говорит гастроэнтеролог Университета Макмастера Премысл Берчик, доктор медицинских наук. «Определенно, данные о животных показывают, что бактерии могут оказывать глубокое влияние на поведение и биохимию мозга, вероятно, несколькими путями.«Распутывание этих биологических процессов и изучение того, как применять эти знания для улучшения психологического здоровья человека, займет много лет».

Жизнь внутри

Человеческий кишечник — удивительная работа. Часто называемый «вторым мозгом», это единственный орган, который может похвастаться собственной независимой нервной системой, сложной сетью из 100 миллионов нейронов, встроенных в стенку кишечника. Эта нейронная сеть настолько сложна, что кишечник продолжает функционировать, даже когда основной нервный проводник между ним и мозгом, блуждающий нерв, перерезан.(Ссылаясь на автономию и кажущуюся безошибочность энтеральной нервной системы, комик Стивен Колберт однажды окрестил кишечник «папой вашего туловища».)

При рождении все кишки стерильны. Но со временем в кишечнике каждого человека образуется разнообразная и отчетливая смесь видов бактерий, частично определяемая генетикой, а частично тем, какие бактерии живут внутри нас и на них. 100 триллионов микробов, обитающих в желудочно-кишечном тракте, имеют решающее значение для здоровья. Кишечные бактерии регулируют пищеварение и обмен веществ.Они извлекают и производят витамины и другие питательные вещества из пищи, которую вы едите. Они программируют иммунную систему организма. Они строят и поддерживают стенку кишечника, которая защищает организм от внешних захватчиков. И самим своим присутствием полезные бактерии в кишечнике блокируют вредные микробы от создания лагеря и производят антимикробные химические вещества, которые защищают хозяина от патогенов.

Кишечные бактерии также производят сотни нейрохимических веществ, которые мозг использует для регулирования основных физиологических процессов, а также психических процессов, таких как обучение, память и настроение.Например, кишечные бактерии производят около 95 процентов запасов серотонина в организме, который влияет как на настроение, так и на активность желудочно-кишечного тракта.

Если принять во внимание многогранную способность кишечника общаться с мозгом, а также его решающую роль в защите тела от опасностей внешнего мира, «почти немыслимо, что кишечник не играет решающей роли в состояниях разума», — говорит гастроэнтеролог Эмеран Майер, доктор медицинских наук, директор Центра нейробиологии стресса Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

Действительно, шквал исследований, проведенных за последние несколько лет, показывает, что важность микробиома кишечника выходит за рамки физического здоровья: он также играет ключевую роль в связи между кишечником и мозгом. В одной поразительной демонстрации эффективности так называемой «оси микробиом-кишечник-мозг», опубликованной в Gastroenterology в 2011 году, Берчик и его коллеги дали мышам BALB/c, линии мышей, которые обычно робки и застенчивы, коктейль из антибиотиков, резко меняющий состав их кишечных бактерий.

«Их поведение полностью изменилось», — говорит Берчик. «Они стали смелыми и предприимчивыми».

Лечение антибиотиками также повышало уровень мозгового нейротрофического фактора (BDNF) в гиппокампе. Это нейрохимическое вещество способствует нейронным связям и является важным фактором памяти и настроения. Когда лечение антибиотиками было прекращено, животные вскоре вернулись к своему обычному, осторожному поведению, и биохимия их мозга также нормализовалась.

В последующем эксперименте команда Берчика содержала две линии мышей, родившихся и выращенных в стерильной среде: робких мышей BALB/c и мышей NIH Swiss, известных своим смелым исследовательским поведением.Затем исследователи колонизировали каждую группу этих «безмикробных» мышей бактериями от мышей противоположного штамма. Результат этого микробного обмена был сверхъестественным: обычно склонные к тревоге мыши BALB/c стали гораздо более бесстрашными исследователями, в то время как обычно смелые мыши NIH Swiss внезапно стали более нерешительными и застенчивыми. Результаты, говорит Берчик, подчеркивают, что, по крайней мере, у лабораторных мышей некоторые, казалось бы, внутренние характеристики обусловлены не только самими животными, но и микробами, населяющими кишечник.Сохраняется ли эта закономерность у людей, чей кишечник содержит более разнообразные микробные сообщества, еще неизвестно, говорит Берчик.

Не обязательно полномасштабная микробная трансплантация, чтобы вызвать изменение поведения. Добавление одного бактериального штамма также может изменить поведение мыши. В одном из первых исследований, показывающих, что добавление одной бактерии может влиять на поведение, микробиолог Марк Лайт, доктор философии из Центра медицинских наук Техасского технологического университета, и его коллеги смешали небольшую дозу патогенной бактерии Campylobacter jejuni — слишком мало, чтобы вызвать реакцию. иммунный ответ — в физиологический раствор и скармливали группе лабораторных мышей.Результаты, опубликованные в Physiology and Behavior в 1998 году, показали, что два дня спустя мыши, которые потребляли бактерии, были более осторожными при входе в открытые участки лабораторного лабиринта (обычная мера беспокойства у грызунов) по сравнению с мышами в контрольной группе. группа.

Обещание пробиотиков

В то время как вредные бактерии могут усилить беспокойство, несколько исследований показали, что полезные бактерии могут успокаивать склонных к тревоге мышей. Например, в исследовании 2011 года, опубликованном в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences , Биненшток и его коллеги кормили одну группу мышей BALB/c бульоном с добавлением Lactobacillus rhamnosus , микроба, часто рекламируемого за его пробиотические свойства.Мыши в контрольной группе получали только бульон без микробного бонуса. Через 28 дней исследователи провели на мышах серию тестов для выявления признаков тревоги или депрессии.

По сравнению с мышами в контрольной группе, те, которых кормили Lactobacillus, с большей готовностью входили в открытые участки лабиринта, а также с меньшей вероятностью сдавались и просто начинали плавать, когда их подвергали тесту «принудительного плавания» — тесту, который служит мышиный аналог некоторых аспектов человеческой депрессии. Пробиотическая диета также притупляла физиологические реакции животных на стресс теста принудительного плавания, заставляя их производить более низкие уровни гормона стресса кортикостерона.А у мышей, которых кормили Lactobacillus , в некоторых областях мозга наблюдалось увеличение количества рецепторов гамма-аминомасляной кислоты, или ГАМК — нейротрансмиттера, который приглушает активность нейронов, удерживая тревогу под контролем.

Многие исследователи задавались вопросом, могут ли полезные кишечные бактерии сдерживать тревогу и депрессию, которые часто сопровождают желудочно-кишечные расстройства, такие как болезнь Крона, язвенный колит и синдром раздраженного кишечника (СРК). Берчик и его коллеги исследовали этот вопрос в исследовании 2010 года, опубликованном в Gastroenterology.Сначала они заразили мышей паразитом, чтобы вызвать хроническое слабовыраженное воспаление кишечника. В дополнение к воспалению кишечника это лечение подавляло уровни BDNF в гиппокампе и вызывало у мышей более тревожное поведение. Когда мышей затем лечили 10-дневным курсом полезного микроба Bifidobacterium longum, их поведение нормализовалось, как и их уровни BDNF.

Каким образом кишечные бактерии могли так сильно влиять на мозг и поведение? Один из способов, как показывают некоторые исследования, заключается в кооптации самой иммунной системы, использовании иммунных клеток и химических веществ, которые они синтезируют, для отправки сообщений в мозг.Но, как показало исследование Лайта 1998 года, некоторые бактерии могут вызывать изменения в поведении, даже не вызывая иммунного ответа, что свидетельствует о том, что должны работать другие каналы связи между кишечником и мозгом. В других исследованиях Биненшток и другие обнаружили, что, по крайней мере, в некоторых случаях бактерии общаются с мозгом через блуждающий нерв: когда блуждающий нерв перерезан, влияние кишечных бактерий на биохимию мозга, реакцию на стресс и поведение исчезает. Эти результаты не только проливают свет на то, как бактерии могут влиять на мозг, но также согласуются с другими работами на людях, которые предполагают, что стимуляция блуждающего нерва может использоваться в качестве последнего средства для лечения депрессии.«Это открывает идею о том, что как только мы узнаем, как бактерии разговаривают с блуждающим нервом, мы сможем смоделировать это с помощью новых молекул — лекарств без бактерий», — говорит Биненшток.

Lyte в статье BioEssays 2011 года предложил нейрохимическую «систему доставки», с помощью которой кишечные бактерии, такие как пробиотики, могут отправлять сообщения в мозг. Кишечные бактерии производят и реагируют на одни и те же нейрохимические вещества, такие как ГАМК, серотонин, норадреналин, дофамин, ацетилхолин и мелатонин, которые мозг использует для регуляции настроения и познания.Такие нейрохимические вещества, вероятно, позволяют мозгу настраивать свое поведение на обратную связь, которую он получает от армии бактерий в кишечнике. «И почему бы нет?» — спрашивает Лайт. В конце концов, говорит он, учитывая изобилие бактерий, наводненных человеческим кишечником, «разве не разумно, что ваш мозг захочет следить за этим?» Однако то, как разворачивается эта коммуникация, остается открытым вопросом. «На самом деле мы только начинаем пытаться понять, как все взаимосвязано», — говорит Лайт. Что уже ясно, говорит он, так это то, что «это очень интерактивная среда, гораздо более интерактивная, чем мы когда-либо ожидали, когда пытались понять эти вещи как автономные системы.»

Программирование развития мозга

Некоторые исследования показывают, что влияние микробиома кишечника на поведение начинается вскоре после рождения, когда микробы помогают «программировать» некоторые аспекты развития мозга, такие как его характерная реакция на стресс. В влиятельном исследовании 2004 года, опубликованном в Journal of Physiology , нейроиммунолог Нобуюки Судо, доктор медицинских наук, из Университета Кюсю в Японии, обнаружил, что у стерильных мышей короткий период изоляции — стрессор, обычно используемый в экспериментах на грызунах — вызывал преувеличенное реакция гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой (ГГН) оси, нейроэндокринной сети, которая управляет физиологической реакцией организма на стресс.В частности, команда обнаружила, что у мышей без микробов, подвергшихся стрессу, наблюдались повышенные уровни двух характерных гормонов стресса, кортикостерона и адренокортикотропина.

Группа Судо обнаружила, что эту преувеличенную реакцию на стресс можно частично обратить вспять, но только в течение короткого промежутка времени на раннем этапе развития. Когда исследователи трансплантировали образцы фекалий от мышей с нормальной кишечной флорой в толстую кишку безмикробных мышей-младенцев или даже только один полезный микроб, Bifidobacterium infantis , мыши позже показали нормальную стрессовую реакцию HPA.Но если фекальную трансплантацию откладывали до тех пор, пока мышей не отлучали от груди, у животных по-прежнему проявлялась преувеличенная реакция на стресс.

Последующие исследования предоставили дополнительные доказательства того, что раннее воздействие нормальных кишечных бактерий важно для развития мозга и поведения. В исследовании 2011 года, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences , нейробиолог Рочеллис Диаз Хейтц, доктор философии, из Каролинского института в Швеции, и его коллеги обнаружили, что свободные от микробов, не подвергавшиеся стрессу мыши были более активны и охотнее исследовали открытые участки. лабиринта, чем у мышей с нормальной микробиотой кишечника.Как и группа Судо, Хейтц и ее коллеги смогли стереть эти поведенческие различия, пересадив нормальные кишечные бактерии стерильным мышам, но только в том случае, если они сделали это, когда мыши были младенцами, что еще раз свидетельствует о том, что существует критическое окно для кишечных бактерий. установить нормальные модели поведения у своего животного-хозяина.

Улица с двусторонним движением

Подобно кишечным бактериям, воздействующим на мозг, мозг также может оказывать сильное влияние на микробиом кишечника, оказывая обратную связь на поведение.Многочисленные исследования, например, показали, что психологический стресс подавляет полезные бактерии. В исследовании 2004 года, опубликованном в журнале Journal of Pediatric Gastroenterology and Nutrition , интегративный иммунолог Майкл Бейли, ныне работающий в Университете штата Огайо, и его коллеги из Университета Висконсин-Мэдисон обнаружили, что у детенышей обезьян, чьи матери были напуганы громкими звуками во время беременности, меньше лактобацилл и бифидобактерий . Результаты также распространяются на людей. В 2008 году исследователи под руководством психолога Саймона Ноулза из Технологического университета Суинберна в Австралии обнаружили, что во время экзаменационной недели образцы стула студентов университета содержали меньше лактобацилл, чем в относительно спокойные первые дни семестра.

В исследовании 2011 года на мышах, которое было опубликовано в журнале Brain, Behavior, and Immunity , Бейли, Лайт и их коллеги изучили, как такие вызванные стрессом изменения микробиома кишечника влияют на здоровье. Они сообщили, что совместное использование клетки с более агрессивными мышами — стрессор «социального разрушения» — подавляет полезные бактерии, снижает общее разнообразие кишечного микробиома и способствует чрезмерному росту вредных бактерий, делая животных более восприимчивыми к инфекциям и вызывая воспаление у животных. кишки.

В последующем исследовании Бейли и его коллеги обнаружили, что введение мышам антибиотиков широкого спектра действия для подавления кишечных бактерий предотвращало возникновение воспаления при стрессе. Точно так же они обнаружили, что у стерильных мышей также не было вызванного стрессом воспаления, но когда стерильных мышей поселили с нормальной популяцией бактерий, стресс снова вызвал воспаление кишечника.

«С учетом всех этих экспериментов мы действительно уверены, что эти кишечные бактерии играют роль в вызванном стрессом усилении воспаления», — говорит Бейли.

Изменения микробиома, вызванные стрессом, могут, в свою очередь, повлиять на мозг и поведение. Несколько исследований показывают, что защитные молекулы, вырабатываемые кишечником во время инфекции, называемые воспалительными цитокинами, нарушают нейрохимию мозга и делают людей более уязвимыми для беспокойства и депрессии. Берчик считает, что этот процесс может помочь объяснить, почему более половины людей с хроническими желудочно-кишечными расстройствами, такими как болезнь Крона, язвенный колит и синдром раздраженного кишечника (СРК), также страдают от тревоги и депрессии.

Признание того, что связь между мозгом и кишечником является двунаправленной, также указывает на новые способы лечения как физических симптомов кишечных заболеваний, так и психологических расстройств, которые так часто присутствуют. Берчик предполагает, что контроль над тревогой и депрессией может уменьшить воспаление в кишечнике; а лечение воспаления в кишечнике может улучшить настроение за счет изменения биохимии мозга.

Но прежде чем клиницисты смогут извлечь выгоду из кишечных бактерий для лечения физиологических или психологических расстройств, необходимо провести еще много исследований.Несмотря на большой интерес к тому, как полезные кишечные бактерии могут способствовать психологическому благополучию, лишь немногие исследования изучали такие эффекты у людей. В одном из таких исследований, опубликованном в British Journal of Nutrition в 2011 году, исследователи обнаружили, что 30-дневный курс пробиотических бактерий (смесь Lactobacillus helveticus и Bifidobacteria longum ) приводит к снижению тревожности и депрессии у здоровых людей-добровольцев. .

Стремясь лучше понять, как кишечные бактерии влияют на активность мозга человека, Майер и его коллега, гастроэнтеролог Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Кирстен Тилш, доктор медицинских наук, только что завершили исследование нейровизуализации, в котором изучалось влияние пробиотиков на активность мозга у здоровых людей-добровольцев.Майер отказывается детализировать результаты исследования, поскольку оно еще не опубликовано, но говорит, что результаты выявили «наблюдаемое» влияние на мозговую деятельность добровольцев, когда они рассматривали либо нейтральные, либо отрицательные эмоциональные стимулы.

Со своей стороны, Берчик и его сотрудники решили выяснить, влияют ли и каким образом кишечные бактерии на настроение и функцию мозга у пациентов с СРК, которые также страдают депрессией и тревогой. В настоящее время они включают пациентов в предварительное исследование, в ходе которого будет изучено влияние пробиотика Bifidobacterium longum на различные показатели, включая настроение, функцию мозга и биохимию мозга.Они надеются получить результаты к концу этого года.

Дни анализа кишечных бактерий пациента для лечения депрессии или беспокойства, вероятно, далеки. Тем не менее, ученые, следящие за этим направлением исследований, все больше убеждаются в том, что для полного понимания наших эмоций и поведения нам необходимо изучать кишечник не меньше, чем мозг.


Сири Карпентер, доктор философии, писатель из Мэдисона, штат Висконсин.

Раскрытие «кишечного микробиома» и его огромное значение для нашего здоровья | Здоровье

Если вы хотите узнать больше о том, что происходит в вашем кишечнике, первым делом сделайте свой кал синим.Сколько времени требуется, чтобы маффин, окрашенный синим пищевым красителем, прошел через вашу систему, является мерой вашего здоровья кишечника: среднее значение составляет 28,7 часа; более длительное время транзита предполагает, что ваш кишечник не так здоров, как мог бы быть. Мы только сейчас начинаем понимать важность микробиома кишечника: может ли это быть началом золотого века науки о здоровье кишечника?

«Микробиом кишечника — самое важное научное открытие для здравоохранения за последние десятилетия», — говорит Джеймс Кинросс, ученый-микробиом и хирург из Имперского колледжа Лондона.«Мы открыли его — или открыли заново — в эпоху генетического секвенирования менее 15 лет назад. Единственный орган, который больше, — это печень». И, несмотря на то, что в Интернете полно пробиотических или оздоровительных компаний, делающих большие заявления о здоровье кишечника, «мы действительно не знаем, как это работает», — говорит он. Рискуя показаться покойным Дональдом Рамсфелдом, есть то, что мы знаем, что мы думаем, что знаем, и очень многое, о чем мы еще не имеем ни малейшего представления.

Ваш кишечный микробиом весит около 2 кг и больше, чем средний человеческий мозг.Это шумное сообщество триллионов бактерий, архей, грибов и вирусов, содержащих как минимум в 150 раз больше генов, чем человеческий геном. Мы до краев наполнены микробами, которые образуют микробиомы на нашей коже, во рту, легких, глазах и репродуктивной системе. Они развивались вместе с нами с самого начала человеческой истории. Но кишечник является самым большим и наиболее важным для нашего краткосрочного и долгосрочного здоровья. Он чрезвычайно сложен, и его обитатели сильно различаются от человека к человеку.Согласно исследованию, проведенному в 2020 году Европейским институтом биоинформатики, который объединил более 200 000 геномов кишечника для создания генетической базы данных кишечных микробов человека, 70% перечисленных микробных популяций — 2000 видов — еще не культивировались в лаборатории. и ранее были неизвестны.

«Это жизненно важный орган вашего тела, и вы должны заботиться о нем. Если вы сделаете это, он позаботится о вас», — говорит профессор Тим Спектор, эпидемиолог из Королевского колледжа Лондона, автор двух книг о питании и здоровье кишечника и соучредитель приложения ZOE, изначально разработанного как программа здоровья кишечника. , но временно переработанный в качестве средства отслеживания симптомов Covid в начале пандемии.(Можно ли считать кишечный микробиом органом, все еще обсуждается — многие ученые, занимающиеся микробиомом, называют его органом, учитывая, что он одновременно унаследован и необходим, в то время как другие используют суперорган, поддерживающий орган или микробный орган.) «Много вещей, которые о которых люди не думают, такие как депрессия или тревога, явно изменены вашими кишечными микробами. Аппетит и способность переваривать пищу изменяются кишечными микробами. Ключевым открытием в последнее время является связь с иммунной системой. По сути, кишечный микробиом контролирует его, посылая сигналы, потому что большая часть вашей иммунной системы находится в кишечнике, помогая вам бороться с инфекциями, такими как Covid и ранние виды рака, которые иммунная система убивает.

«Если ты позаботишься о своем кишечнике, он позаботится о тебе»: Тим Спектор. Фотография: Francesco Guidicini

Исследования показывают, что наличие разнообразной популяции кишечных микробов связано с лучшим здоровьем. Но когда человеческое население урбанизируется, микробное разнообразие сокращается. Профессор Джек Гилберт — отмеченный наградами ученый-микробиом Калифорнийского университета в Сан-Диего и автор книги Dirt I s Good . «За последние 80 лет и с момента появления антибиотиков произошла утрата многих поколений микробов, которые, по-видимому, важны для здоровья человека», — говорит он.«Они передаются от матери к ребенку [во время родов, через грудное молоко и контакт с кожей] из поколения в поколение, но в какой-то момент за последние три или четыре поколения мы потеряли некоторых из них. Мы не совсем уверены, был ли причиной наш образ жизни, наша диета, чистота в наших домах или использование антибиотиков. Нам также не хватает некоторых иммуностимуляторов, которых в развивающихся странах предостаточно».

Каковы последствия этого? «Вместе эти две вещи могут лежать в основе значительной части хронических заболеваний, от которых страдает наше общество, — астмы, пищевых аллергий, атопических заболеваний и аутоиммунных расстройств.Эпидемиологически доказать это сложно — 100 лет назад всем было плевать на аллергические заболевания, потому что во всем мире от инфекционных заболеваний умирало 50 миллионов человек в год. Но за последние 50 лет надлежащего ведения научных записей мы наблюдаем значительное увеличение этих расстройств [наряду] с потерей микробного разнообразия в нашем кишечнике».

Кишечные микробы делают то, что кишечник не может делать, высвобождая или синтезируя питательные вещества из пищи, особенно из растений и их полифенолов, живя за счет неперевариваемых субстратов, производя тысячи метаболитов – полезных химических веществ – и вырабатывая жизненно важные короткоцепочечные жирные кислоты которые связаны с иммунитетом, поддержанием здоровья кишечника и толстой кишки, смягчением воспалительных реакций организма и метаболизмом глюкозы.Для этого микробам требуется около 30 г клетчатки в день, но среднее потребление в Великобритании составляет всего 10-15 г. Не поэтому ли современные диеты с низким содержанием клетчатки, ультрапереработанными продуктами и высоким содержанием сахара кажутся такими проблематичными для здоровья кишечника человека?

«Очень сложно точно определить, что именно в нездоровой пище вызывает проблему, — говорит Спектор. (Когда он говорит о нездоровой пище, Спектор имеет в виду наиболее приготовленные и упакованные продукты, включая такие вещи, как вегетарианская лазанья.) «Дело не в жирах, углеводах и белках, а в дополнительных химикатах.Данные, вероятно, лучше всего подходят для искусственных подсластителей, полученных из таких вещей, как парафин и бензиновая промышленность, поэтому наши тела и наши микробы не привыкли их расщеплять. Но это могут быть и другие вещества, например ферменты, которых нет на этикетке, или эмульгаторы. Есть несколько исследований эмульгаторов, и почти все они проводились на животных, но они показывают, что вы получаете меньшее разнообразие и больше воспалительных микробов. Идея состоит в том, что они делают то же самое, что и в кулинарии: склеивают ваши микробы вместе, создавая эмульсию.Или это может быть недостаток клетчатки и тот факт, что все рафинировано. Мы не зафиксировали это, но я думаю, что можно с уверенностью сказать, что ультра-обработанные продукты вредны для ваших кишечных микробов, и мы должны избегать их регулярного употребления».

Большая возможность — но также и большая трудность — науки о микробиоме кишечника заключается в том, что плохое здоровье кишечника связано с таким широким спектром состояний, от ожирения и дегенеративных заболеваний головного мозга до депрессии, воспалительных заболеваний кишечника и хронических воспалений. .«Микробиом связан со всем», «Выберите болезнь, она связана», — говорит Кинросс. Микробиом подобен конвергентной науке — вы должны быть экологом, генетиком, биоинформатиком, клиницистом и эпидемиологом, чтобы попытаться разобраться в этом».

«Все, что мы сейчас делаем, — это царапины на поверхности, — говорит Спектор. «Мы прошли, может быть, 10% пути, потому что каждую неделю мы открываем что-то новое. Людям нужен простой ответ [чтобы улучшить здоровье нашего кишечника], но вы не должны воспринимать всерьез тех, кто не говорит, что это сложно», — говорит он.«Существует огромная индустрия, которой нужно простое сообщение, чтобы продавать свою продукцию. Они хотят сказать, что все, что вам нужно сделать, это съесть этот батончик, этот йогурт или этот протеиновый напиток».

Тем не менее, у Спектора есть кожа в этой игре. Он и Джонатан Вольф, эксперт по машинному обучению и науке о данных, четыре года назад основали ZOE с целью создания персонализированных диет, основанных на том, что нужно конкретным кишечным микробам человека. Он уже запущен в США, и позже в этом году люди в Великобритании смогут принять участие в процессе тестирования ZOE.Стоимость программы для Великобритании еще не определена, но в США она стоит 360 долларов на шесть месяцев. (Тем не менее, #bluepoopchallenge, запущенный ZOE, бесплатен — рецепт голубых кексов, которые сотни тысяч людей уже использовали для отслеживания своего пищеварения, есть на сайте ZOE.)

‘В будущем мы, возможно, действительно прописывать определенные типы волокон для определенных состояний психического здоровья»: Кимберли Уилсон. Фотография: Кимберли Уилсон,

. Теория, лежащая в основе ZOE, заключается в том, что наши различные кишечные микробы объясняют, по крайней мере частично, большие различия в индивидуальных реакциях на пищу: почему один человек, который ест много жира или сахара, не набирает вес, а другой или почему некоторые из нас переносят определенные продукты лучше, чем другие, и даже почему некоторые люди страдают ожирением.Если бы мы знали, какие микробы связаны с повышенным риском ожирения — возможно, потому, что они более эффективно используют калории — или какие из них лучше всего защищают здоровье мозга, то мы могли бы адаптировать нашу диету, чтобы кормить их.

30-летнее исследование Спектором 15 000 близнецов, TwinsUK, и его исследования PREDICT показали, что даже генетически идентичные люди очень по-разному реагируют на одну и ту же пищу (наши микробиомы настолько изменчивы, что близнецы имеют только 30% одних и тех же кишечных микробов). ). Кормив участников одной и той же едой в разные дни, он смог показать, что реакции на одни и те же блюда также сильно различаются у разных людей под влиянием как микробиома, так и генетики.Это важно, говорит команда ZOE, потому что наша реакция на еду связана с риском сердечных заболеваний, диабета 2 типа и ожирения, а также потому, что она разносит на части заезженную и бесполезную мантру «калории на входе, калории на выходе», которая не Это не имеет смысла в мире, где уровни глюкозы в крови двух людей могут сильно различаться после того, как они съедят один и тот же кусок торта.

Тестирование микробиома существует уже некоторое время, но оно никогда не было особенно полезным для людей как способ понять, что происходит внутри их тел, потому что недостаточно известно о том, что микробы делают или как они взаимодействуют.Как говорит доктор Меган Росси, также известный как врач по здоровью кишечника, диетолог и научный сотрудник Королевского колледжа Лондона и автор книги Ешьте себя здоровой : «Я наблюдаю пациентов в клинике с тестами [микробиома], и это действительно поможет. меня, чтобы иметь возможность использовать их для улучшения состояния пациентов, но у них просто нет клинического перевода. Я абсолютно уверен, что в будущем они будут. Но мы еще не там».

Спектор надеется, что его тесты, которые не только проверяют на микробы, но и оценивают реакцию жира и глюкозы в крови на определенные продукты, изменят эту ситуацию.«Мы только начинаем приближаться к тому моменту, когда можем предлагать индивидуальные продукты. Это не просто изолированное тестирование микробиома», — говорит он. «У нас есть испытания для количественной оценки этого, но первоначальные результаты впечатляют: почти все сообщают о потере веса и повышении уровня энергии без какого-либо подсчета калорий или традиционных методов похудения. Предыдущие тесты микробиома были неоптимальными, [но] подход ZOE совершенно другой: использование современного секвенирования позволяет нам обнаруживать виды и штаммы и находить прочные связи между этими микробами, продуктами питания и здоровьем.”

Это делается с помощью алгоритма, как объясняет Вольф, объединяя свое машинное обучение с наукой о микробиоме. «Но если мы собирались сделать это, мы собирались сделать это правильно; провести крупнейшее в мире углубленное исследование в области диетологии, чтобы собрать необработанные данные для машинного обучения», — говорит он. «И это означало, что тысячи людей должны были пройти очень интенсивные исследования. Мы определили 30 ключевых микробов, которые являются индикаторами здоровья и связаны с определенными продуктами», — говорит он о своем исследовании PREDICT 1, созданном совместно с командой из Гарварда и Университета Тренто с участием более 1000 человек и опубликованном в Nature Medicine. .

Если наши микробы так важны, не можем ли мы просто упаковать нужные и поместить их в таблетку? Профессор Джон Крайан — заведующий кафедрой анатомии и неврологии Университетского колледжа Корка и главный исследователь Института микробиома APC. «Мы получим штаммы бактерий, оказывающие благотворное воздействие», — говорит он, но смеется, когда я спрашиваю его, как он относится к пробиотикам. «Это все равно, что спросить меня: «Люблю ли я наркотики?» Если у меня болит голова, я хочу принять лекарство, которое эффективно снимает головную боль.Я бы не стал выбирать наугад. Но это то, что мы делаем с пробиотиками прямо сейчас. Наука должна наверстать упущенное. Мы смешиваем их вместе, как будто это одно и то же, но, как и наркотики, они могут делать очень и очень разные вещи. Нам нужно добиться точности в пробиотиках, и тогда я смогу быть в восторге от них. Но большая часть того, что там есть, — полная ерунда».

В то время как у многих ученых-микробиомов не так много времени для коммерческой индустрии пробиотиков, растет интерес к тому, что сейчас называется живыми биотерапевтическими препаратами — пробиотиками, разработанными и испытанными для клинического использования (ни один из них еще не лицензирован для медицинского применения в США или Европа).Профессор Ингвар Бьярнасон — гастроэнтеролог, который провел двойное слепое плацебо-контролируемое исследование конкретных пробиотических смесей. «Для подавляющего большинства пробиотиков в продаже нет никаких данных», — говорит он. Но ему любопытна смесь, которую он уже изучил на предмет ее воздействия на СРК, под названием Symprove, и ее потенциал в качестве лечения в больницах острого Covid. «Мы думаем о Covid как о вирусе легких, но микробиом людей с острым Covid может быть очень сильно изменен.Тяжелобольные люди с Covid испытывают цитокиновый шторм, когда у них возникает полиорганная недостаточность из-за огромного количества действительно сильных воспалительных маркеров. Подозрение заключается в том, что это воспаление может исходить из кишечника, и при обследовании кишечника у пациентов с острым Covid оно оказывается ненормальным».

Очень небольшое итальянское исследование с использованием аналогичного коммерческого пробиотика, Sivomixx, вызвало его интерес после того, как он предположил, что пациенты с острым Covid, получавшие его, могут с меньшей вероятностью оказаться в отделении интенсивной терапии или умереть, а также в восемь раз реже страдать от дыхательной недостаточности.Бьярнасон надеется начать более масштабное исследование в ближайшие несколько месяцев.

Несколько других кишечных бактерий также изучаются в качестве биотерапевтических средств. «Один из микробов, исчезнувший у европейцев, жителей Северной Америки и Китая за последние 50 лет, — это bifidobacterium longum infantis», — говорит Джек Гилберт. Эти бактерии, по-видимому, специально созданы для переваривания олигосахаридов в грудном молоке, сахаров, которые дети, рожденные в развитых странах, просто испражняются. «Вот почему в западном мире детские какашки неаккуратны, тогда как в развивающихся странах детские какашки получаются довольно твердыми, больше похожими на экскременты взрослых, потому что их грудное молоко переваривается бактериями в кишечнике — дети, растущие в Африке. и некоторые части Юго-Восточной Азии, Африки и некоторые части Юго-Восточной Азии, которые не развиты, имеют тонны bifidobacterium longum infantis.Если мы поместим его в мышь и накормим ее грудным молоком, она переварит все сахара. В настоящее время продолжаются клинические испытания, в ходе которых эта ошибка возвращается к детям, особенно к недоношенным новорожденным в отделениях интенсивной терапии новорожденных, чтобы увидеть, какое влияние она окажет».

Последним рубежом исследования кишечного микробиома является его связь с нашим мозгом, что исследуется новыми областями нутриционной психиатрии и психобиотики. Мы уже знаем, что у кишечника есть собственная нервная система, энтеральная нервная система, и она содержит 100 млн нейронов.Мы также знаем, что ось кишечник-мозг через блуждающий нерв передает нейротрансмиттеры, вырабатываемые в кишечнике, вокруг тела и в мозг, поэтому лаборатория Крайана изучала влияние определенных бактерий на сон и то, как определенные типы волокон могут улучшить его. сложные познавательные процессы.

Кимберли Уилсон — дипломированный психолог и автор книги «Как улучшить мозг ». Она использует питание как часть своего плана лечения. «Короткоцепочечные жирные кислоты, образующиеся в результате микробной ферментации клетчатки [в кишечнике], очень похожи на некоторые отпускаемые по рецепту лекарства, стабилизирующие настроение», — говорит она.«Некоторая связь, которую мы видим между более здоровым питанием и улучшением здоровья мозга, может быть связана с тем, что ваши микробы производят психоактивные вещества из вашего рациона, чтобы помочь стабилизировать ваше настроение. В будущем мы могли бы фактически назначать определенные типы волокон для определенных психических заболеваний». На данный момент она просто прописывает гораздо больше клетчатки, чтобы питать то, что многие ученые теперь считают нашим вторым — гораздо большим — мозгом. «Чем больше клетчатки вы едите, тем больше субстратов доступно микробиому.И тем лучше мы будем психологически. Я думаю, это невероятно».


Улучшите здоровье вашего кишечника

Семь простых способов сохранить правильный баланс

Раскрытие «кишечного микробиома» и его огромное значение для нашего здоровья «Много вещей, о которых люди не думают, таких как депрессия или тревога» , очень четко изменены кишечными микробами». Иллюстрация пищеварительной системы с пищей и кишечными бактериями на розовом фоне Иллюстрация: Harriet Noble/The Observer

Ешьте больше клетчатки Большинство из нас съедает только половину рекомендуемых 30 г день.Но начните медленно – наш кишечник не любит быстрых изменений

Ешьте радугу Выбирайте разноцветные фрукты и овощи и старайтесь есть
30 разных растений, орехов и семян каждую неделю

Ешьте продукты, богатые полифенолами К ним относятся темные шоколад и красное вино

Ешьте ферментированные продукты Тим Спектор предпочитает чайный гриб, кефир и кимчи, а также непастеризованные сыры

Ешьте больше омега-3 Новое исследование предполагает связь между кишечными микробами, омега-3 и здоровьем мозга

2 Позвольте детям играть с грязью и собаками Исследование Джека Гилберта показало, что, поскольку популяция кишечника формируется в раннем возрасте, разрешение маленьким детям копаться в земле и играть с домашними животными может устранить большую часть ущерба, который современный образ жизни наносит нашим микробиомам

Избегайте обработанных пищевых продуктов Сократите потребление соли и сахара, которые, по-видимому, влияют на микробное разнообразие в кишечнике

9 0027 L eon Happy Guts : Рецепты, которые помогут вам жить лучше Ребекки Сил и Джона Винсента (Octopus Books, 16 фунтов стерлингов.99 ) можно приобрести за 14,78 фунтов стерлингов на сайте guardianbookshop.com

Микробиом: как кишечные бактерии регулируют наше здоровье

Наше тело содержит почти столько же микробных клеток, сколько клеток человека. Это сообщество организмов называется микробиомом, и мы все больше узнаем, какую огромную роль они играют во всех аспектах нашего здоровья.

В этом эпизоде ​​нашей серии видео Наука с Сэмом вы узнаете, что делает для вас ваш микробиом и как поддерживать здоровую внутреннюю экологию.

Исследования показали, что наличие разнообразного микробиома, особенно кишечных бактерий, полезно не только для здоровья пищеварительной системы, но и для многих других систем органов и даже для мозга. Это привело к идее, что лечение, направленное на микробиом, может улучшить наше психическое здоровье.

Каждую неделю подключайтесь к youtube.com/newscientist, чтобы узнать о новом выпуске, или заходите на  newscientist.com

.

Подробнее о Наука с Сэмом

Стенограмма

Бактерии.Вирусы. Грибы. Обычно мы думаем об этих организмах как о наших врагах.

Но не все они плохие. Наши тела полны ими и, оказывается, мы не можем жить без них. Но что именно они собой представляют и что они делают для нас?

С момента рождения мы приобретаем и поддерживаем внутреннюю экосистему симбиотических бактерий и других микробов, всего их триллионы. На самом деле микробных клеток в нашем организме примерно столько же, сколько человеческих клеток. Этот процветающий микробный мир называется нашим микробиомом.

Хотя некоторые микробы могут вызвать у нас заболевание, нам нужен наш микробиом, чтобы выжить. В совокупности они так же важны, как наше сердце, легкие или мозг.

У нас есть микробы, живущие по всей нашей коже и во всех отверстиях нашего тела. Но большая часть микробиома находится в нашем кишечнике. Наши кишечные микробы необходимы для пищеварения. Они также помогают регулировать гормоны и укрепляют нашу иммунную систему.

Наш микробиом содержит широкий спектр микробов, некоторые из которых благотворно влияют на наше здоровье, а некоторые наносят вред.Здоровая коллекция микробов, по-видимому, жизненно важна для нашего благополучия, защищая от некоторых из самых серьезных угроз для здоровья, таких как болезни сердца, ожирение, диабет, артрит и даже депрессия.

С другой стороны, наличие нездорового микробиома может быть фактором, способствующим возникновению многих распространенных заболеваний.

Наш современный образ жизни, западная диета и чрезмерное употребление антибиотиков могут оказывать вредное воздействие на нашу внутреннюю экологию.

Так как же создать здоровый микробиом? Похоже, чем разнообразнее ваша микробная популяция, тем лучше.И лучший способ увеличить свое разнообразие — есть широкий ассортимент растительной пищи.

Исследования показывают, что у людей, еженедельно употребляющих в пищу не менее 30 растительных элементов, в кишечнике содержится более широкий спектр бактерий, и это связано с лучшим контролем веса, лучшим здоровьем сердца и психическим здоровьем.

Один из простых способов повысить свои показатели — добавить к завтраку чайную ложку смешанных семян — каждый тип семян считается одним из элементов. Цельнозерновые продукты, орехи и бобовые – все это хорошо, чтобы добавить в свой рацион.

У некоторых очень неудачливых людей микробиом может пойти наперекосяк. В течение многих лет мужчина в США испытывал необъяснимую спутанность сознания, головокружение и потерю памяти. Его неоднократно останавливали за вождение в нетрезвом виде, даже когда он сказал, что не притрагивался к алкоголю.

В конце концов ему поставили диагноз очень редкого заболевания, называемого синдромом аутопивоварения, при котором чей-то кишечник колонизируется Saccharomyces cerevisiae , также известными как пивные дрожжи. Эти дрожжи превращают углеводы в спирт, поэтому этот человек варил пиво в собственном желудке.Это может звучать забавно, но этот парень скажет вам, что на самом деле это не так.

Вы можете узнать больше о том, как ваш микробиом влияет на ваше здоровье, подписавшись на New Scientist . У нас даже есть специальная скидка для наших замечательных зрителей YouTube: нажмите на ссылку в поле ниже и введите код SAM20, чтобы получить 20-процентную скидку.

Влияние кишечных микробов гораздо шире, чем вы думаете. За последние 20 лет мы узнали, что они постоянно общаются с мозгом, возможно, даже контролируя ваше настроение и эмоции.

Фактически, микробы могут производить все нейротрансмиттеры, обнаруженные в человеческом мозгу, включая серотонин и дофамин. И в слизистой оболочке кишечника есть клетки, которые могут обнаруживать нейротрансмиттеры и посылать сигналы в мозг.

Исследования показали, что когда людям-добровольцам дают пробиотические йогурты, содержащие четыре различных типа бактерий, это влияет на активность и связь в эмоциональных центрах в мозге, вызывая изменения, связанные с более здоровой обработкой эмоций.

Другое исследование показало, что у беременных женщин, получавших определенные бактерии, были более низкие результаты тестов на депрессию и тревогу по сравнению с контрольной группой.Подобные исследования привели к идее, что психические заболевания можно лечить с помощью методов лечения, которые изменяют наши кишечные бактерии, которые были названы психобиотиками.

Ваш микробиом — большая часть того, кто вы есть. Так что берегите его, и он позаботится о вас! Если вам понравилось это видео, не забудьте поставить лайк и подписаться, чтобы узнать больше о науке с Сэмом.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.