Истинските господари на хората. Учени откриха, че ракът и диабетът са заразни

Персоналният микробиом

Нашето тяло се състои от около 30 трилиона човешки клетки, но има и около 39 трилиона микробни клетки. Голямата общност от бактерии, вируси, протозои и гъбички, присъстващи в червата, устата, кожата и други места, се нарича микробиом.

По-рано биолозите се опитали да разделят микробите на „добри“ и „лоши“, патогенни. Сега става все по-ясно, че те образуват своеобразни екосистеми, от чието нормално функциониране до голяма степен зависи нашето здраве.

Ако наследяваме генома (набора от всички гени) от нашите родители и той като цяло остава постоянен през целия живот (с изключение на малки нуклеотидни вариации), то микробиомът, който също е установен при раждането, може да се промени значително. И то много бързо – на всяка възраст може да е различен.

Неговият персонален профил се формира под въздействието на много фактори: екология, начин на живот, състав на храната и водата. Околните също имат голямо влияние, особено тези, които са в постоянен близък контакт – семейство, приятели, колеги.

Микробиомите са като пръстови отпечатъци. Те са толкова разнообразни, че не се повтарят при нито един човек.

Има някои видове, които присъстват практически у всички. Например ешерихия коли се среща при повече от 90 процента от хората в западните страни. В една популация всеки два произволно избрани индивиди обикновено имат 30 до 35 процента припокриване във видовия състав. Но всеки вид може да се състои от много щамове и варианти. За идентифицирането им са необходими детайлни генетични изследвания.

Споделяне с близките

Първото мащабно изследване за сравняване на състава на микробиомите на различни хора на генетично ниво е проведено от международна група биолози под ръководството на Никола Сегата от университета в Тренто, Италия. Участие взели 18 института и изследователски центрове от цял ​​свят.

Авторите анализирали повече от 9700 проби от изпражнения и слюнка от хора от 20 страни на пет континента, представляващи общности с много различен начин на живот. Учените идентифицирали повече от 800 вида и 800 000 щама микроби и са проследили как се разпространяват между членовете на семейството, съквартирантите и в общностите.

Както и очаквали, най-голямо съвпадение било установено при майките и новородените. Около 50 процента от микробиома на деца под една година е представен от щамове, наследени от майката. С времето този процент намалява: към третата година – до 27 процента, а към 30 години – до 14.

Членовете на семейството, които живеят заедно, обикновено имат много сходни микробни общности. Авторите изчислили, че 13 процента от чревните микроби между съпрузи и интимни партньори не само са споделени, но дори принадлежат към едни и същи щамове. За оралната микробиота припокриването вече е 38 процента. При просто живеещите в същия район този процент е малко по-нисък – съответно 12 и 32. Дори жителите на едно село имат много общи щамове – значително повече от хората, разделени от големи разстояния.

Времето има значение

Обменът на микроби хпагемя чрез всички видове контакти – през кожата, лигавицата, по въздушно-капков път, чрез изпарение и секрети и всякакви продукти на жизнената дейност. Въпреки това учените смятат времето, прекарано заедно, за най-важния фактор за формирането на обща бактериална среда.

Например след раздяла нивото на съвпадение започва да се снижава.

Авторите дават за пример интересен факт. При близнаци, родени и израснали заедно, припокриването на микробиома е най-малко 30 процента, но след няколко десетилетия живот разделени то може да спадне до десет процента или по-малко.

Но домашните животни, противно на общоприетото схващане, нямат голям принос – техните „обитатели“ като правило не се вкореняват в човешкото тяло.

Социалните микроби

Колко бързо се предават микробите от човек на човек в съвременното общество, показа пандемията от COVID-19. Освен това „добрите“ се разпространяват със същата скорост, както и „лошите“. Ето защо учените все повече прилагат термина „заразен“ не само към болестотворни патогени, но и към микробиома като цяло.

Преди няколко години международен екип от биолози, ръководен от Амар Саркар от университета в Кеймбридж, за първи път представи концепцията за социален микробиом – единично микробно мегаобщество, колонизиращо голяма група хора, обединени от социални връзки.

Авторите предлагат то да се разглежда като един вид архипелаг, където всеки човек е остров, обитаван от специален набор от микроорганизми. Постепенно те се разпространяват из целия архипелаг, точно както птиците или насекомите се разпространяват по островите.

В нова статия, публикувана в списанието Cell, изследователите анализират влиянието на социалния микробиом върху човешкото здраве. Те отбелязват, че обменът на микроби играе важна роля във възприемчивостта и устойчивостта на хората към инфекциозни и неинфекциозни заболявания.

Появата на „чужди“ микроби може да предизвика алергични реакции, промени в метаболизма и имунната система на организма, да намали ефективността на лекарствата и дори да провокира заболявания като диабет или рак. Известни са случаи, когато хора, живеещи в едно семейство, са се заразявали един от друг с резистентни към антибиотици бактерии, ако един от тях е бил подложен на дълъг курс на антибиотична терапия. Също така изменението в състава на чревната микрофлора значително влияе на устойчивостта на организма към патогени или неблагоприятни условия на околната среда.

„Някои неинфекциозни заболявания всъщност могат да имат инфекциозен аспект", казва един от авторите на изследването, Рейчъл Кармоди, асистент по човешка еволюционна биология в Харвардския университет. „Макар че това може да бъде потенциално тревожна мисъл. Микробите, предаващи се социално, също могат да помогнат за предпазване от болести."

Например изследвания са показали, че мишките, живеещи в една клетка, си предават взаимно микроорганизми, които повишават устойчивостта към колит или подобряват отговора на терапията за рак.

„Основната задача е да се идентифицират микробите, отговорни за намаляването или увеличаването на риска, и разбирането на контекста, в който се предават. Разбирането как работи това в крайна сметка може да се използва в полза на хората“, добавя Кармоди.

По-специално, ефективността на лечението на инфекции, причинени от бактерията Clostridium difficile, която се проявява под формата на диария, тежък колит и разширение на дебелото черво, вече е доказана чрез трансплантация на чревна микрофлора от здрав донор.

Връзка с болестите

Досега изследователите са анализирали само микробиомите на здрави хора. Сега започват следващия етап – да открият ролята на микробния обмен за развитието на определени заболявания.

„Предаването на микробиома има сериозни последици, тъй като някои неинфекциозни заболявания са частично свързани с изменен състав на микробиома“, обяснява Никола Сегата.

Например някои щамове на E. coli могат да отделят токсини, които увеличават риска от рак. Тези, при които присъства бактерията Fusobacterium, имат по-лоша прогноза за колоректален рак. Чревните микроби, които влияят на нивата на глюкозата и инсулина в организма, са свързани със затлъстяването и състояния като метаболитен синдром и дори диабет тип 2. Предполага се, че дисбалансът в микробиома е свързан с невродегенерация и може да провокира развитието на болестта на Алцхаймер.

„Ако всички тези заболявания са поне частично зависими от микробите, а микробиомът е поне частично заразен, тогава тези заболявания трябва да се считат за частично заразни“, казва Сегата.

За съжаление, засега учените са се ограничили до установяване на корелации и не могат да кажат дали микробите стават причина за развитието на определени неинфекциозни заболявания, или просто им е по-лесно да колонизират отслабения организъм.