Понимая, что проведенные мощные и продолжительные курсы антибиотиков убили в кишечнике ребенка как вредных, так и полезных бактерий, они провели трансплантацию фекальной микробиоты (ТФМ). Врачи взяли немного фекального материала матери Гранта, подвергли его специальной обработке и трансплантировали в кишечник ребенка. На глазах у врачей произошло настоящее чудо.
Через 24 часа после операции у Гранта исчезли симптомы заболевания. Через неделю тесты уже не обнаруживали присутствия клостридиев в его кишечнике. Трансплантат очистил его от патогенов и восстановил здоровый кишечный микробиом. Жизнь Гранта была спасена. А в сельском хозяйстве похожие стратегии, призванные защитить животных от проблемных микробов, применяются уже более 40 лет.
За время своей краткой истории процедура ТФМ стала технически совершеннее. Первоначально фекальный трансплантат вводился в просвет кишечника с помощью процедуры, напоминающей колоноскопию. В аризонской клинике Майо такой подход применяется уже в течение нескольких лет для лечения рецидивирующей инфекции Clostridium difficile и завершается успехом более чем в 90 % случаев. Недавно ТФМ была успешно осуществлена с помощью гораздо менее рискованной процедуры — перорального приема замороженных капсул трансплантата.
Пригодна ли ТФМ для лечения каких-либо других заболеваний? Да, но точные границы ее использования до сих пор не установлены. Безусловно, успешность ТФМ во многом зависит от качества трансплантируемого кала. Его донором должен быть здоровый человек с хорошо сбалансированным микробиомом. В противном случае реципиенту могут трансплантировать дисфункциональный микробиом и обречь его на другие болезни (как в случае с мышами, у которых после трансплантации кишечных бактерий, ассоциированных с ожирением, тоже возникло ожирение).
По-видимому, ТФМ показана при ряде желудочно-кишечных заболеваний. Например, она оказалась пригодной для лечения язвенного колита (ЯК) — одного из воспалительных заболеваний кишечника. Хотя в этом случае ТФМ была не столь эффективной, как при лечении инфекции Clostridium difficile, она избавляет от ЯК около 25 % пациентов. Но по сравнению с терапией ЯК альтернативными методами, основанными главным образом на иммуносупрессии, этот результат можно считать значительным успехом в борьбе с болезнью. И, как подозревают исследователи, он может быть еще значительнее, если в донорский фекальный материал включить ключевые микробы, которые повернут ЯК вспять.
Открытым остается вопрос об эффективности ТФМ для лечения НИЗ, не связанных с пищеварительным трактом. Здесь требуются дополнительные исследования, но, как подсказывает биология, при использовании надлежащего донора на успех можно рассчитывать и в этом случае. Одно из заболеваний, которые изучаются в этом аспекте, — метаболический синдром. Инсулинорезистентность — это прелюдия к диабету, повышающая риск инфекций и рака; влияние ТФМ на это метаболическое нарушение изучалось неоднократно. Однако поскольку ученым известно, что отсутствие некоторых микробов препятствует контролю над ожирением и диабетом, вполне может оказаться, что для борьбы с этими болезнями нужны лишь адекватные фекальные трансплантаты или специфические пробиотические смеси. В настоящее время делается попытка стандартизировать донорские микробиомы, т. к. в различных клинических исследованиях их состав значительно варьируется.
И наконец, есть все основания полагать, что для лечения, основанного на использовании микробиома, живые пробиотические бактерии или ТФМ, возможно, даже и не требуются. Нескольким группам исследователей удалось выделить химические вещества, содержащиеся в кишечных микробах, способные модулировать работу иммунной системы, устранять воспаление и вызывать изменения других физиологических систем. Эти вещества относятся к разным классам соединений (сахарам, жирным кислотам и липидам). Так, например, гарвардский микробиолог Дэннис Каспер получил обнадеживающие терапевтические результаты, используя полисахарид А — один из компонентов бактерии Bacteroides fragilis. Этот бактериальный сахар способен подавлять активность иммунной системы при аутоиммунных заболеваниях и открывает широкие возможности для лечения таких болезней, как, например, рассеянный склероз. Изменение баланса короткоцепочечных жирных кислот (КЦЖК), являющихся продуктом брожения особых кишечных бактерий, может оказать сильное влияние на состояние иммунной системы и головного мозга. Используя эти вещества, несколько групп медицинских исследователей пытаются разработать способы лечения некоторых НИЗ, делая особый акцент на неврологических и нейродегенеративных состояниях. Можно представить волнение ученых, когда они обнаружили, что сфинголипиды, вырабатываемые кишечными бактериями, способны улучшать состояние мозга и предотвращать старческое слабоумие. По сути, этот факт может лечь в основу целого нового комплекса терапевтических подходов, основанных на использовании микробиома.
Таким образом, научные исследования и полученные к настоящему времени клинические данные явно свидетельствуют об огромной важности изучения микробиома, в частности как инструмента для профилактики и лечения НИЗ. В случае, если проведена модификация микробиома и достигнуты его сбалансированность и полноценность, а болезнь так и не отступает, по-прежнему остаются доступными традиционные лекарства (такие, как, например, статины и антидепрессанты), облегчающие симптомы болезней, пусть иногда и с серьезными побочными эффектами. Но назначать эти лекарства, предварительно даже не попытавшись «разобраться» с дисфункциональным микробиомом, значит обрекать пациента на развитие еще более тяжелых физиологических нарушений и дополнительных НИЗ в последующей жизни. Всякий раз, когда речь зайдет о важности микробиома, наши лучшие медики еще долго будут вспоминать печальные уроки дигоксина и пищевых эмульгаторов. Никогда они не забудут о том, чту, как нам теперь известно, составляет основу биологической сути человека.
Но что делать обычным, далеким от медицины людям с этой вновь зарождающейся парадигмой? Как нам воспользоваться всеми этими новыми знаниями? Для ответов на эти вопросы обратимся к третьей части книги.
Часть 3. Наш здоровый суперорганизм
11. Микробы, тело и запахи
В отличие от привлекательных людей, мелькающих на экранах телевизоров, красующихся на обложках глянцевых журналов и описываемых в старинных добропорядочных романах, мы воняем. Ничего удивительного: наше тело в значительной степени состоит из летучих органических соединений. Пожалуй, осознание этого факта — лучшее, что мы можем сделать в первую очередь, чтобы понять наш микробиом и даже попытаться как-нибудь его изменить.
Я уже отмечал важность микробных метаболитов, то есть химических продуктов жизнедеятельности микробов. Наши микробы производят такое многообразие этих веществ, какое и не снилось химикам. Микробные метаболиты включают сахара, жирные кислоты, липидные соединения, спирты, кетоны, альдегиды и даже такие зловонные газы, как сероводород и метан. Метан, правда, кроме нас умеют вырабатывать коровы.
Количество и разнообразие микробных метаболитов действительно впечатляет. Но, учитывая, что человек на 90 % состоит из микробов, особого удивления этот факт не вызывает. Микробные метаболиты вместе с источниками энергии сильно влияют на общий химический состав нашего тела. Некоторые из вырабатываемых нами химических веществ предназначены для сооружения клеток, органов, сухожилий, мышц и костей. Но многие другие представлены крошечными молекулами и выводятся из нашего тела с газами и жидкостями (например, мочой и слезами). Какие-то вещества испаряются с поверхности кожи в окружающий воздух. Обычно они входят в состав пота и заставляют многих из нас пользоваться дезодорантами. Эти вещества легко поднимаются в воздух, так как обладают давлением пара и поэтому называются летучими органическими соединениями (ЛОС).
Возможно, прежде вам доводилось слышать о промышленных ЛОС (например, формальдегиде). Но гораздо более разнообразные ЛОС вырабатывают растения и микробы, и в основном они безвредные. Многие, но не все. Пахучие молекулы ЛОС взаимодействуют с обонятельными рецепторами в нашем носу, которые распознают запахи и посылают нервные сигналы в мозг. В качестве примера хорошо знакомого всем «микробного аромата» можно привести затхлый, отдающий плесенью запах, часто стоящий в ванных комнатах, душевых и в сырых погребах и подвалах. Так пахнет химическое вещество под названием трибромоанизол.
Резкий аромат мягкого сыра лимбургера многим напоминает неприятный запах потных ног. Один из источников этого запаха — бактерия Brevibacterium linens, вырабатывающая летучее вещество под названием «S-метилтиоэфир». Бактерия образует это соединение, расщепляя жирные кислоты и некоторые аминокислоты.