Дневна доза кафе

Какво представлява човекът? От гледна точка на биологията отговорът може да изглежда очевиден. Човешкото същество е индивид, който се развива от оплодена яйцеклетка, съдържаща гени от бащата и майката. Все по-голяма група от биолози, обаче, е на мнение, че това определение е непълно. Те виждат хората не само като индивиди, но и като екосистеми. Според тях потомъкът на оплодената яйцеклетка е само един от компонентите на системата. Останалите са трилиони бактерии, включително и пробиотици, всяка от които може да се разглежда като отделен индивид. Те се намират в червата на човек, в устата, по скалпа му, кожата и всички отвори и ниши, разположени по телесната ни повърхност.

Човешкото тяло наистина е една екосистема, в която еволюцията е привела в съответствие интересите на гостоприемника и на бактериите. В замяна на предоставените им хранителни вещества и подслон микробите (най-вече пробиотиците), които живеят в хората, хранят и защитават своите домакини и по този начин се превръщат в неразделна част от тяхното благополучие.  В трудни времена, обаче, това взаимно изгодно съжителство може да бъде нарушено. В подобни ситуации някои бактерии могат да започнат да се държат по начини, които да доведат до поява на някои заболявания.

Че бактериите могат да причинят заболявания, не е някакво съвременно откритие. Но заболяванията, за които става въпрос, са по-особени. В случая не става въпрос за остри инфекции, с овладяването на които медицината на 20-21-и век се справя толкова успешно (и които са причината  медицинската наука едва сега да оценява богатството и значението на бактериалните екосистеми при хората). Тук говорим по-скоро за хронични заболявания, които днес, поне в развитите страни, са основен фокус на медицинската практика. Защото се оказва, че като се започне от затлъстяването и диабета, през сърдечно-съдовите заболявания, астмата и множествената склероза,  и се стигне до неврологични заболявания като аутизъм, микробиомът, а както изглежда и пробиотиците,могат да играят решаваща роля.

Животът на една бактерия

Един от начините  да опишем  микробиома е като „допълнителен човешки орган“, макар и доста особен. Той тежи  колкото много други органи (около един килограм) и няма точно определена структура, както е при сърцето или черния дроб. Но за един орган не е задължително да има определена форма, за да бъде реален. Имунната система, например, се състои от клетки, разпръснати в цялото тяло, но има всички характеристики на орган, а именно, че представлява организирана система от клетки.

В човешкия микробиом доминират четири от групибактерии: на Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes и Proteobacteria. Ясно е, че да се живее в човешкия организъм, е специализирана форма на съществуване, което е подходящо само за определени типове бактерии. Пробиотиците се вписват особено добре в това съвместно съжителство.

Специализирана форма на съществуване, но не и еднообразна. Точно както другите екосистеми (като горите, пасищата и кораловите рифове) се различават в различните части на Земята, така и микробиомите се различават помежду си. Микробиомите на децата в Малави и селските райони на Венецуела, например, съдържат повече рибофлавин-синтезиращи бактерии,  отколкото тези на обитателите на  Северна Америка. Те също така са по-добри в извличането на хранителни вещества от майчиното мляко, защото съдържат един ензим повече, известен като гликозид-хидролаза. Той превръща въглехидратите, наречени гликани, които се съдържат в големи количества в млякото, в смилаеми за детския организъм захари.

Детайлите, които описваме тук, имат значение. Нито един от 23 000-те човешки гени не кодира ензим, който да разгражда гликаните. Това могат да извършат само бактериалните ензими. И въпреки това естественият подбор е поставил гликани в майчиното мляко и това е перфектен пример за ко-еволюция в действие.

Участието  на бактериите  в храненето в ранна възраст се засилва с напредване на възрастта. Подобно на гликаните в млякото много въглехидрати биха били несмилаеми, ако храносмилателната система разчиташе единствено на ензимите, които произвежда организма. Много по-богатият геном на микробиома има съответно по-големи възможности и сложните въглехидрати не са проблем за него. Те биват безмилостно раздробени  на малки молекули мастни киселини и най-вече мравчена оцетна и бутирова киселини, които могат да преминават през стената на червата в кръвния поток, откъдето захранват биохимичните пътища, като или се превръщат в източници на енергия (10-15 % от енергията, използвана от средностатистическия възрастен индивид се генерира по този начин), или се натрупват под формата на мазнини.

Живот в охолство

Нека да погледнем и обратната страна на медала  – когато микробиомът не функционира правилно,  той може да навреди на своя домакин: този, който изхранва тялото, също така има властта да го прехрани или недохрани. Един от първите анализи на тема бактерии, пробиотици и затлъстяване е направен от Джефри Гордън. През 2006 г. д-р Гордън, който работи в Медицинския факултет на Вашингтонския университет в Сейнт Луис, щата Мисури, публикува проучване, което разглежда комбинацията от бактерии в червата на американци със затлъстяване  и на такива с нормално тегло. Той установява, че хората със затлъстяване, имат в червата си повече бактерии от групата Firmicutes и по-малко от групата Bacteroidetes, в сравнение с хората с нормално тегло. И ако вследствие на диета човек със затлъстяване отслабне, неговата бактериална флора също се променя.

Експерименти с  мишки показват, че това, което се случва, не е просто приспособяване на бактериите в отговор на променените обстоятелства. Те всъщност подпомагат процеса на отслабване, като потискат производството на хормон, който улеснява натрупването на мазнини в организма, както и на друг ензим, който пречи на изгарянето на мазнините. Това изяснява и  един странен факт, който се наблюдава в земеделието, а именно – добавянето на антибиотици във фуража помага за угояването на животните –  с уговорката, че говедата, лекувани по този начин, натрупват както мускулна маса, така и мазнини.

След като установява, че чревните бактерии участват в затлъстяването, д-р Гордън си задава въпроса дали и обратното не е вярно. В проучване, проведено в Малави, той установява, че е прав. Когато бактериите в червата не са от правилния вид, това може да доведе до недохранване.

За да докаже тезата си, той и екипът му разглеждат 317 двойки близнаци (някои двуяйчни, други идентични). В 43 % от тези двойки и двата близнака са с пълноценно хранене. В 7 % от случаите  – напротив,  страдат от недохранване. Същественото е, че в 50 % от случаите единият близнак е с нормално хранене, а другият е с недохранване.

Както в пример с две групи американци – с наднормено и нормално тегло – близнаците с нормално хранене и тези с недохранване се оказва, че техните микробиоми са  различни.  Бактериите в недохранените деца не могат да синтезират витамини и да смилат сложни въглехидрати. Когато д-р Гордън трансплантира някои от микробиомите в специално подготвени мишки, които до момента са били със стерилни черва, бактериите предизвикат същите резултати в гризачите, както при хората, от които са взети. Изглежда, че бактериите могат да доведат до недохранване дори при индивиди, които иначе имат пълноценен начин на хранене.

Ако това е вярно (все още не са проведени изследвания при хора, които да докажат валидността на това откритие),то това е един изключителен резултат. В някои случаи недохранването очевидно е причинено от непълноценно хранене. Но в случая с близнаците може да се приеме, че техният модел на хранене е един и същ, следователно, в случаите с два различни близнака (нормален  и недохранен) причината не е в храненето. Следователно би било възможно доста случаи на недохранване да се лекуват с промени в чревната микрофлора на пациента с недохранване. Такава промяна би могла да настъпи, ако към храненето бъдат добавени пробиотици.

Още по-изненадващо от приноса на микробиома към заболявания, свързани с храненето, е очевидната му роля в сърдечносъдови заболявания, диабет, множествена склероза и много други заболявания.

Смяна на поколенията

Много от медицинските състояния, в които е замесен микробиома, са озадачаващи. Те изглежда се предават по наследство, но никой не може да проследи гените, които ги причиняват. Това може би се дължи на факта, че ефектите за организма са разпределени между множество различни гени. Друга вероятна причина би могъл да бъде фактът, че някои – или по-скоро много от тези гени, изобщо не се срещат в човешкия геном .

Макар и не по същия начин, както гените от яйцеклетката и сперматозоида, микробиомът  също може да се предава по наследство. Много от бактериите, съставляващи чревната флора, преминават в детския организъм директно от майката при раждането. Това важи в особена сила за бифидобактериите, които са пробиотици. Други се присъединяват към тях скоро след това от заобикалящата среда. Следователно е възможно генетични заболявания, чиито гени не могат да бъдат идентифицирани,  да са наистина наследствени, а гените, които ги причиняват да се съдържат в микробиома.

Тези факти са важни не просто от научен интерес. Известните на науката генетични заболявания често са трудни за повлияване и без изключение са нелечими. При тях през целия живот на пациента се налага прием на лекарства. Но микробиомът е медицински достъпен и подлежи на манипулации, за разлика от човешкия геном. Той може да бъде модифициран – както с лечение с антибиотици, така и с трансплантации или с добавяне на пробиотици към храната. Ако микробиомът е толкова важен, колкото предполагат настоящите изследвания, то тогава към лечението на някои заболявания ще е необходим изцяло нов подход.

Източник: http://probiotic.bg/

Автор: Андон Иванов Занимавам се с компютри повече от 8 години, като от няколко години активно се занимавам с SEO и Уеб програмиране, ползвайки следните програмни езици: HTML, CSS, PHP, MySQL. В момента активно си търся работа. В случай, че сте работодател, няма да ви се разсърдя да погледнете моето CV.