Истинные хозяева людей. Ученые выявили заразность рака и диабета

• Персональный микробиом
• Делимся с близкими
• Время имеет значение
• Социальные микробы
• Связь с болезнями

Считается, что самые распространенные болезни не передаются между людьми. Однако последнее масштабное исследование позволяет по-новому взглянуть на этот вопрос. О том, что выяснили биологи, — в материале РИА Новости.

Персональный микробиом

Наше тело состоит примерно из 30 триллионов человеческих клеток, но в нем находится еще около 39 триллионов клеток микробных. Многочисленное сообщество бактерий, вирусов, простейших и грибков, присутствующих в кишечнике, во рту, на коже и в других местах, называют микробиомом.

Раньше биологи пытались разделить микробы на «хорошие» и «плохие», патогенные. Сейчас все более ясно, что они образуют своего рода экосистемы, от нормального функционирования которых во многом зависит наше здоровье.

Если геном (совокупность всех генов) мы наследуем от родителей и он в целом остается постоянным на протяжении всей жизни (за исключением небольших нуклеотидных вариаций), то микробиом, который тоже закладывается при рождении, способен сильно меняться. Причем очень быстро — в каждом возрасте он может быть свой.

Его персональный профиль формируется под воздействием многих факторов: экологии, образа жизни, состава пищи и воды. Огромное влияние оказывают и окружающие, прежде всего те, кто в постоянном близком контакте, — родные, друзья, коллеги.

Микробиомы подобны отпечаткам пальцев. Они настолько разнообразны, что ни у одного человека не повторяются.

Есть некоторые виды, которые присутствуют практически у всех. Например, кишечная палочка Escherichia coli встречается более чем у 90 процентов людей в западных странах. Внутри популяции любые два случайно выбранных человека обычно имеют от 30 до 35 процентов перекрытия по видовому составу. Однако каждый вид может состоять из множества штаммов и вариантов. Для их идентификации нужны детальные генетические исследования.

Делимся с близкими

Первое масштабное исследование, в ходе которого сравнивали составы микробиомов различных людей на генетическом уровне, провела международная группа биологов под руководством Николы Сегата из итальянского Университета Тренто. Участие приняли 18 институтов и научных центров со всего мира.

Авторы проанализировали более 9700 образцов стула и слюны у людей из 20 стран на пяти континентах, представляющих сообщества с очень разным образом жизни. Ученые выделили более 800 видов и 800 000 штаммов микробов и проследили, как они распространяются между членами семей, соседями по комнате, внутри одного населенного пункта.

Агаровая пластина с растущими микробами

Как и ожидали, наибольшее совпадение обнаружили у матерей и новорожденных. Около 50 процентов микробиома детей в возрасте до одного года представлено штаммами, унаследованными от матери. Со временем этот процент уменьшается: к трем годам — до 27 процентов, а к 30 годам — до 14.

У членов семьи, живущих вместе, как правило, очень близкий состав микробных сообществ. Авторы подсчитали, что 13 процентов кишечных микробов у супругов и интимных партнеров не просто общие, но даже принадлежат к одним и тем же штаммам. Для оральной микробиоты пересечение — уже 38 процентов. У просто проживающих на одной площади людей этот процент немногим ниже — 12 и 32 соответственно. Даже жители одной деревни имеют множество общих штаммов — значительно больше, чем люди, разделенные большими расстояниями.

Время имеет значение

Обмен микробами происходит при всех видах контактов — через кожу, слизистую оболочку, воздушно-капельным путем, через испарения и выделения, любые продукты жизнедеятельности. Несмотря на это, важнейшим фактором для формирования общей бактериальной среды ученые считают проведенное вместе время.

Микробиом человека

Например, после расставания уровень совпадения начинает снижаться.

Авторы приводят интересный факт. У близнецов, родившихся и выросших вместе, пересечение микробиома — не менее 30 процентов, но после нескольких десятков лет раздельного проживания может упасть до десяти и менее процентов.

А вот домашние животные, вопреки распространенному мнению, не вносят большого вклада — их «обитатели», как правило, не приживаются в человеческом организме.

Социальные микробы

Насколько быстро передаются микробы от человека к человеку в условиях современного социума, показала пандемия COVID-19. При этом «хорошие» распространяются с той же скоростью, что и «плохие». Поэтому все чаще ученые применяют термин «заразен» не только к болезнетворным патогенам, но и к микробиому в целом.

Несколько лет назад международная группа биологов во главе с Амаром Саркаром из Кембриджского университета впервые представила концепцию социального микробиома — единого микробного мегасообщества, колонизирующего большую группу людей, объединенных социальными связями.

Авторы предлагают рассматривать его как своего рода архипелаг, где каждый человек — остров, на котором обитает особый набор микроорганизмов. Постепенно они распространяются по всему архипелагу подобно тому, как птицы или насекомые расселяются по островам.

В свежей статье, опубликованной в журнале Cell, исследователи анализируют влияние социального микробиома на здоровье человека. Они отмечают, что обмен микробами играет значимую роль в восприимчивости и устойчивости людей как к инфекционным, так и к неинфекционным заболеваниям.

Появление «чужих» микробов может вызвать аллергические реакции, перестройку метаболизма и иммунной системы организма, снизить эффективность лекарств и даже спровоцировать такие заболевания, как диабет или рак. Известны случаи, когда люди, живущие в одной семье, заражались друг от друга устойчивыми к антибиотикам бактериями, если кто-то из них проходил длительный курс антибактериальной терапии. Также изменение состава кишечной микрофлоры существенно влияет на сопротивляемость организма в отношении возбудителей болезней или неблагоприятных экологических условий.

«Некоторые неинфекционные заболевания на самом деле могут иметь инфекционный аспект, — приводятся в пресс-релизе слова одного из авторов исследования, доцента кафедры эволюционной биологии человека Гарвардского университета Рэйчел Кармоди. — Хотя это может быть потенциально тревожной мыслью. Микробы, передающиеся социально, также могут помочь защититься от болезней».

Например, исследования показали, что мыши, живущие в одной клетке, передают друг другу микроорганизмы, которые повышают устойчивость к колиту или улучшают реакцию на терапию рака.

«Основополагающая задача заключается в определении микробов, отвечающих за снижение или увеличение риска, и изучении контекстов их передачи. Понимание того, как это работает, в конечном итоге можно использовать во благо человека», — добавляет Кармоди.

В частности, уже доказана эффективность лечения инфекций, вызванных бактериями Clostridium difficile, которые проявляются в виде диареи, тяжелого колита и расширения толстой кишки, с помощью трансплантации кишечной микрофлоры от здорового донора.

Связь с болезнями

До сих пор исследователи анализировали только микробиомы здоровых людей. Сейчас приступают к следующему этапу — выяснить роль обмена микробами для развития определенных болезней.

«Передача микробиома имеет серьезные последствия, поскольку некоторые неинфекционные заболевания частично связаны с измененным составом микробиома», — объясняет Никола Сегата.

Например, определенные штаммы кишечной палочки могут выделять токсины, которые увеличивают риск развития рака. Те, у кого присутствует бактерия Fusobacterium, имеют худший прогноз по колоректальному раку. Кишечные микробы, влияющие на уровень глюкозы и инсулина в организме, связаны с ожирением и такими состояниями, как метаболический синдром и даже диабет второго типа. Предполагается, что нарушение баланса микробиома связано с нейродегенерацией и может спровоцировать развитие болезни Альцгеймера.

«Если все эти заболевания хотя бы частично зависят от микробов, а микробиом хотя бы частично заразен, то и заболевания эти нужно признать частично заразными», — говорит Сегата.

К сожалению, пока ученые ограничились установлением корреляционных связей и не могут сказать, становятся ли микробы причиной развития тех или иных неинфекционных болезней, или им просто проще заселить ослабленный организм.