19.06.2012

Проект микробиома человека: составлена карта микробов в организме

Они живут на вашей коже, в вашем носу, в вашем пищеварительном тракте – бактерии, грибки и другие микробы. Если их собрать вместе, они могут весить – вы не поверите! - несколько килограммов.

Теперь ученые определили, какие существа обычно живут внутри или снаружи нас, и где именно они живут: они подсчитали, что в теле здорового человека обитает более чем 10 000 разновидностей микробов.

Но не стоит расстраиваться. Многие из этих организмов существуют для того, чтобы сохранять здоровье людей, а результаты, опубликованные 13 июня правительственным проектом США «Микробиом человека», определяют, что же является нормой в этом таинственном мире.

Первый сюрприз: оказывается, что почти на каждом из нас живет небольшое количество вредных видов бактерий, болезнетворных микроорганизмов, известных тем, что они вызывают определенные инфекции. Но когда человек здоров, как те 242 взрослых американца, которые добровольно приняли участие в проекте, эти вирусы просто спокойно сосуществуют с безобидными или полезными микробами, которые их, возможно, контролируют.

Целью ученых было исследовать то, что больше всего волнует докторов: почему же вредные микробы некоторым людям вредят, а другим - нет? Что способно изменить микробную среду человека, инициируя развитие болезней: от простых инфекций до синдрома раздраженной толстой кишки, псориаза и других?

Уже имеющиеся результаты меняют взгляды ученых на то, почему человек остается или не остается здоровым.

«Это совершенно новый способ изучения человеческой биологии и человеческих болезней, и он впечатляет», - сказал доктор Филип Тарр из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, один из ведущих исследователей в $173-миллионном проекте, финансируемом Национальным институтом здоровья США.

«Эти бактерии - не пассажиры, - подчеркнул Тарр. - Они метаболически активны. Они входят в систему, и мы должны считаться с ними так, как мы считаемся с экосистемой в лесу или водном массиве».

И как в случае с экологическими системами, микробный состав вашего тела значительно различается в разных частях тела. Вашу кожу можно сравнить с тропическим лесом, а кишечник, изобилующий различными разновидностями бактерий, - с океаном.

Ученые уже давно знали о том, что человеческое тело сосуществует с триллионами отдельных микробов, и они называют это микробиомом. До сих пор они главным образом изучали те микробы, которые вызывают болезни: можно вспомнить сотрудников министерства здравоохранения, которые говорят, что приблизительно одна треть населения безопасно переносит Staphylococcus aureus в носу или на коже, но может заразить других.

Но никому не были известны все типы микробов, которые живут у здоровых людей, а также, где они живут и что они делают. Приблизительно 200 ученых почти из 80 научно-исследовательских институтов работали в течение пяти лет над этой первой в истории «переписью», чтобы начать отвечать на эти вопросы. Они расшифровывали ДНК микробов, используя некоторые из тех методов, которые применяются в человеческой генетике. Результаты были опубликованы в среду в ряде отчетов в журналах Nature и Public Library of Science.

Во-первых, исследователи должны были собрать образцы тканей из более чем дюжины мест на теле – рта, носа, различных мест на коже, женского влагалища и с экскрементов. Затем они отделили бактериальную ДНК от человеческой ДНК и начали изучать микроорганизмы с немного пугающими именами: Lactobacillus crispatus, Streptococcus mitis, Corynebacterium accolens.

Ученые считают, что на одной человеческой клетке живет около 10 клеток бактерий, но они настолько малы, что собранные вместе микробы составляют приблизительно от 1 до 3 процентов массы тела, объясняет доктор Эрик Грин, директор Национального научно-исследовательского института генома человека. Это означает, что 90-килограммовый человек может служить домом для 2,7 килограммов бактерий.

Существует приблизительно 22 000 человеческих генов. Но, по оценке нового проекта, микробы прибавляют нашим телам еще около 8 миллионов генов.

Некоторые бактериальные гены производят вещества, которые выполняют определенную работу, другие же играют критическую роль в здоровье и развитии своих человеческих хозяев, говорит доктор Брюс Биррен из Broad Institute Массачусетского технологического института – также участник проекта. Так, гены бактерий пищеварительного тракта отвечают за усвоение определенных белков и жиров. Они также производят определенные полезные соединения, например, борющиеся с воспламенением химикаты.

Другой сюрприз: не существует одного постоянного набора бактерий, которые выполняют те или иные функции. Как выяснили исследователи, большое количество бактерий могут выполнять одни и те же функции.

Каждый человек обладает индивидуальным набором микробов, который резко изменяется в зависимости от того, где вы живете, вашей диеты и массы других факторов. Набор ваших микробов также может измениться, если вы принимаете антибиотики, которые убивают вызывающие инфекцию микробы, а вместе с ними и полезные кишечные бактерии, которые можно заменить различными не менее эффективными микробами.

«У нас всех нет стандартного набора бактерий, хотя они все, кажется, устроены таким образом, чтобы выполнять одни и те же функции, - сказал Биррен. - Возможно, наш образ жизни и окружающая среда побуждают каждого из нас находить такое решение, которое будет работать на нас».

Получив первое представление о том, что такое норма, теперь полным ходом идут исследования, касающиеся различий микробов у людей с определенными болезнями, в надежде узнать больше о лечении и предотвращении заболеваний.

Возьмем кишечную устойчивую к лекарствам инфекцию под названием C. difficile, которую зачастую можно подхватить в больнице и которая иногда приводит даже к смерти. Филипп Тарр из Вашингтонского университета хочет выяснить, какой набор бактерий пищеварительного тракта может дать отпор вызывающему диарею микробу или, наоборот, сделать заражение более вероятным, чтобы однажды доктора могли определять, кто находится в группе риска еще до того, как человек войдет в больницу.

Кроме того, исследователи Медицинского колледжа Бэйлора сообщили, что тип бактерий, живущих во влагалище, меняется во время беременности — возможно, для того, чтобы дать плоду максимально здоровый выход при рождении. Предыдущее исследование выяснило, что бактерии, первыми попадающие к младенцу при естественном рождении и кесаревом сечении, отличаются, и это служит возможным объяснением того, почему кесарево сечение повышает риск определенных инфекций.

Вся эта новая информация является в некоторой степени приземляющей, потому что она показывает, как много еще работы необходимо проделать, чтобы понять мир внутри нас самих, отметил специалист по инфекционным заболеваниям доктор Дэвид Релмен из Стэнфордского университета, который написал обзор результатов проекта для журнала Nature.

Следует учитывать, что сведения неполные, так как в проекте, например, главным образом участвовали белые добровольцы, которые живут около Хьюстона и Сент-Луиса. Релмен сказал, что необходимо проделать много работы, чтобы определить нормальный микробиом у людей с различными расовыми, этническими и географическими данными.

Остается еще много вопросов о том, как эти микробы взаимодействуют с человеческой генетикой.

«Мы часто не замечаем тех услуг, которые оказывают нам наши микробные экосистемы и от которых зависит наше здоровье», - написал Релмен.

Александр Федоров

Источники:

1. KM.RU