Биолог Дмитрий Алексеев о воспалении кишечника, мукозе и иммунотерапии
За последние двадцать лет исследователи обратили внимание на связь состава микробиоты кишечника с проявлением различных неинфекционных заболеваний. Биолог Дмитрий Алексеев рассказывает о выводах из этих работ и механизмах, которые защищают наш организм от собственных бактерий.
Первые исследования заболеваний
Диабет и ожирение были первыми заболеваниями, которые люди начали активно исследовать. Для изучения этих болезней набирались группы людей с заболеванием и группы людей без заболевания. Размер групп был не больше ста человек, потому что процесс чтения бактериального генома был дорогостоящим. Людей набирали из одной местности и со схожими режимами питания. Ученые смотрели, насколько отличается состав микробов в кишечнике у людей из разных групп.
Первые исследования показали, что люди с диабетом отличаются от людей без диабета, как и люди с ожирением отличаются от людей без ожирения. Используя данные исследования, ученые могли по микробиоте сделать определенные предсказания по поводу наличия заболеваний у человека. Эти данные еще не были классификатором или конкретной диагностической технологией, но корреляция состава микробов и наличия заболевания прослеживается очень четко.
За этим уникальным исследованием последовали тысячи работ, в которых изучалась связь микробов с заболеваниями, но ни одна из них не повторила исходного открытия. Новые данные показали, что определить конкретную бактерию, которая связана с наличием или отсутствием какого-то заболевания, невозможно.
Сегодня разнообразие состава — доказанный фактор, связанный с микробиотой кишечника, и его используют для диагностики болезней. Разнообразие состава (англ. diversity index) — мера, которая относится к науке о биоразнообразии. Эту меру просто объяснить через наши представления о лесе. Когда в лесу большое разнообразие, много разных растений и животных, то при любых событиях лес будет оставаться устойчивым, потому что он может себя восстановить. Когда разнообразие падает, как на сельскохозяйственном поле с одной растительной культурой, биологическая система становится неустойчивой, потому что становится меньше циклов обратной связи.
Похожая картина у нас в кишечнике. Есть какое-то золотое число разнообразных микробов, которые хочется иметь в кишечнике для постоянного поддержания уровня здоровья. При малом количестве этих микробов кишечник перестает работать нам на пользу и начинает забирать у нашего тела ресурсы. Либо кишечник может находиться в состоянии, когда любая катастрофа или инфекция провоцирует воспаление.
Мукоза
Процесс сосуществования бактерий и кишечника очень важен для поддержания здоровья, поскольку даже хорошие бактерии не знают, что нас нельзя есть, поэтому после нашей смерти они съедают тело, и это в порядке вещей. Когда мы живы, бактерии не едят нас из-за мукозы — это слой полисахаридов, который покрывает внутреннюю поверхность нашего организма. Этот слой постоянно нарастает, потому что слизистые оболочки нашего тела — самые быстрорастущие клетки. Они обновляются примерно раз в пять дней.Для жизнеспособности слоя мукозы нам нужно есть определенную еду. Миллионы лет баланс в кишечнике держался на растениях, которые были основой нашего питания. За это время клетки кишечника привыкли к такому раскладу, поэтому они легко приспособились всасывать жидкость, которая находится внутри толстого кишечника. Эта жидкость была наполнена такой валютой обмена между разными бактериями, как короткоцепочечные жирные кислоты.
Важно понимать, что 60–70% от всей мукозы организма — это наш кишечник. Он специально сделан изгибами, чтобы поверхность абсорбции была максимальная. Кишечник все время всасывает питательную среду из бактерий и в ответ растит слой полисахаридов — мукозу.
Если мы перестанем кормить наших бактерий, то кишечник прекратит питаться, и слой мукозы начнет постепенно уменьшаться. В момент, когда слой становится достаточно тонким, агрессивная среда, которой является внутренность кишечника вместе с бактериями и ферментами, начинает соприкасаться со стенками кишечника и образовывать микропорезы. На такие микротравмы организм отвечает воспалением. Если не предотвратить этот процесс, финальной точкой может стать, например, болезнь Крона, когда возникает так много воспалений, что в кишечнике образуется дырка, все содержимое вываливается наружу, и человек умирает от сепсиса.
Кишечник, иммунитет и рак
В каждом из нас есть такие очаги воспаления, но в зависимости от того, как мы помогаем своим микробам питаться и питать наш кишечник, этих очагов становится больше или меньше. Если их много, то иммунная система будет занята в основном этим вопросом, потому что кишечник находится на первом месте в списке приоритетов для иммунной системы. Даже если в организме появятся раковые клетки, но одновременно с этим будет и воспаление кишечника, иммунная система займется в первую очередь кишечником.Иммунотерапия раковых заболеваний — новый вид терапии, который косвенно доказывает выводы о приоритетах иммунной системы. Такая терапия использует специальные молекулы, снимающие блок с раковых клеток, чтобы иммунная система смогла их уничтожить. Все эти процессы показывают, что при низком разнообразии бактерий в кишечнике организм не будет отвечать на эту терапию.
Если у человека бактерии провоцируют воспаление, то его иммунная система не сможет бороться с раковым заболеванием. А если у человека хороший баланс бактерий, то его иммунная система при помощи специальных препаратов сможет побороть раковые заболевания.
Болезни, воспаления и антибиотики
Связь различных заболеваний с воспалением — другая большая тема исследований. Для примера рассмотрим сердечно-сосудистые заболевания и воспаление. У нас в крови плавает огромное количество жировых молекул, поэтому считается, что баланс холестерина — хороший предсказатель того, что у нас может развиться сердечно-сосудистое заболевание. На самом деле холестериновые бляшки в сосудах образуются только при условии, что в организме есть воспаление. При наличии воспалений холестерин окисляется и прилипает к сосудам.
В конце прошлого века группа докторов составила график, показывающий за сто лет падение огромного количества инфекционных заболеваний и рост заболеваний, обусловленных воспалением.
Еще не зная про микробиом кишечника, врачи начали изучать связь этих двух процессов. Они выдвинули гипотезу, предполагая, что препараты для лечения одних болезней провоцируют появление других. Когда в медицине появилось понимание микробиома и его разнообразия, стало понятно, что ответом на вопрос являются антибиотики.
Если изучить статистические данные об использовании антибиотиков и последствиях приема антибиотиков, сразу видно, что они являются фактором риска для развития определенных заболеваний. Все воспалительные заболевания в кишечнике в анамнезе часто имеют что-то в нашем детстве, когда была изменена микробиота кишечника. Врачебные практики прошлого века применяли антибиотики по поводу и без, тем самым уничтожая разнообразие наших микробов. Этот процесс приводил к возникновению воспалений, которые потом провоцировали заболевания, характерные для этого человека.
