Невидимый страж. Как иммунитет защищает нас от внешних и внутренних угроз

Постепенно накапливались данные о том, что именно бактерии, живущие в кишечнике, помогают млекопитающим расщеплять целлюлозу и синтезировать некоторые витамины. И все-таки вплоть до конца XX века ученые недооценивали значение постоянного присутствия микроорганизмов (бактерий, грибов, вирусов и простейших) в нашем организме. Оно воспринималось как объективный, но не слишком значительный фактор.

Однако в начале XXI века открытия, подтверждающие разностороннюю роль микробиома в нашей жизни, посыпались как из рога изобилия. Оказалось, что баланс «хороших» и «плохих» бактерий коррелирует с риском развития ожирения и психических заболеваний, влияет на продолжительность жизни и даже на эффективность антираковой терапии! Подсадкой «хорошего» микробиома можно лечить такое опасное заболевание, как болезнь Крона, и еще многие другие. Естественно, это породило вопросы: откуда, собственно, берется разница в составе микробиома у разных людей; какие факторы определяют наше «микробное здоровье»?

И вот тут-то обнаружилось несколько замечательных свойств материнского (грудного) молока, которым до того не придавали должного значения. Оказалось, что в нем, помимо питательных веществ, присутствуют разнообразные олигосахариды (короткие цепочки из нескольких сахаров). Пищеварительная система младенца не может их переварить, зато, оказавшись в его кишечнике, они служат субстратом для полезных бактерий и закладывают основу для здорового микробиома. Таким образом, материнское молоко не только питает младенца, но и закладывает основу будущего здоровья маленького человека.

Колонизация кишечника микроорганизмами у здоровых детей укладывается в четыре последовательные фазы. Первая длится от момента рождения до двух недель. Микробная популяция в этот период представлена в основном стрептококками и кишечной палочкой. В зависимости от вида вскармливания – грудного или искусственного – к ним спустя некоторое время присоединяются бифидо- или лактобактерии соответственно. Также в это время в кишечнике новорожденных в небольших количествах обнаруживаются представители родов Clostridium и Bacteroides. Через две недели после рождения начинается вторая фаза, которая продолжается до введения в рацион прикорма. В это время в пищеварительном тракте увеличивается численность представителей рода Bacteroides. С момента введения прикорма начинается третья фаза, длящаяся до завершения грудного вскармливания. В эту фазу окончательно формируется микробиом ребенка: постепенно, по мере увеличения в рационе доли твердой пищи и снижения доли грудного молока, в кишечнике растет количество бактероидов и анаэробных грамположительных кокков (пептококков и пептострептококков). Разнообразие твердой пищи здесь имеет очень важное значение: скудному и однообразному питанию соответствует столь же скудный и ограниченный микробиом.

В последние десятилетия археологи и антропологи пришли к выводу, что переход от охоты и собирательства к оседлому образу жизни и культивированию ограниченного числа сельскохозяйственных культур, получивший название «неолитическая революция», вовсе не был таким однозначным благом для человечества, как это считалось раньше. Состояние здоровья первых земледельцев было куда хуже, чем у народов, продолжавших заниматься собирательством и охотой, и жили они меньше. Возможно, наряду с другими факторами свою роль в этом сыграло и обеднение микробиома земледельцев вследствие более однообразного питания.

Помимо сложных молекулярных взаимодействий, благодаря которым микроорганизмы стимулируют иммунную систему работать эффективнее, в их арсенале есть и более простой способ помощи иммунной системе. Постоянные представители микрофлоры нашего кишечника конкурируют с другими (иногда потенциально опасными) микробами за питательные вещества и просто не оставляют им ресурсов для размножения. Чем богаче и сложнее постоянный микробиом, тем более эффективно он противостоит «чужакам». Бесконтрольный прием антибиотиков разрушает эту естественную защиту.

Окончание грудного вскармливания знаменует переход к четвертой фазе формирования микробиома. Она характеризуется относительной стабильностью микробного состава, который дальше практически без изменений сохраняется в течение всей жизни индивида.

Не так давно выяснилось, что все эти микробные приключения в кишечнике у младенцев в первые годы жизни имеют самое прямое отношение к настройке иммунной системы и что кишечник в некотором роде можно рассматривать как еще один орган иммунной системы. Эксперименты на мышах показывают, что в отсутствие микробиома их иммунная система развивается и функционирует намного хуже. Это привело ученых к мысли о том, что организм хозяина (в данном случае ребенка) использует микроскопических сожителей как своеобразный тренажер, позволяющий держать иммунитет в тонусе.