МЫШИ ИСПРОБОВАЛИ НА СЕБЕ ВОЙНЫ МИКРОБОВ В ЖИВОТЕ ЧЕЛОВЕКА

Род Bacteroides насчитывает множество видов. В кишечнике человека они находятся в изобилии и помогают организму-хозяину получать питательные вещества и энергию. Однако при попадании в другие части тела эти микробы могут вызвать опасную инфекцию (фото Zdravotni University).

Некоторые учёные не случайно предлагают рассматривать человека комплексно, исключительно как гибрид "сапиенса" и населяющих его микроскопических созданий. А среди последних численный перевес — на стороне микробов в пищеварительном тракте.
Перекосы во внутренней микрофлоре медики уже давно связали с рядом заболеваний. Легко представить, какие мощные рычаги обретёт медицина и "технология здорового образа жизни", если учёные смогут гораздо подробнее расшифровать происходящее в микробном сообществе внутри нас и найдут новые методы воздействия на него.

Специалисты, впрочем, говорят, что в этом плане мы ещё стоим в начале пути. Любопытные шаги по этой дорожке сделали недавно Джастин Сонненбург (Justin Sonnenburg) и его коллеги из медицинской школы Стэнфордского университета, а также из института клеточной и молекулярной биологии университета Ньюкасла (ICaMB). Они провели ряд экспериментов с мышами, выращенными в стерильных условиях и лишёнными собственной бактериальной микрофлоры.

Грызунам ввели два вида бактерий Bacteroides thetaiotaomicron и B. caccae (оба в изобилии встречаются в желудочно-кишечном тракте человека). Ранее учёные проанализировали геном этих микробов и раскрыли закономерности в генах, управляющих "разделкой" веществ из группы фруктанов, установив, что разные виды Bacteroides обладают своей спецификой "общения" с фруктанами и различной широтой усвоения этих соединений.
Структурная формула инулина. Лук, чеснок, одуванчик, агава, лопух, девясил, нарцисс, гиацинт могут похвастать высокой концентрацией этого вещества в некоторых своих частях (иллюстрация Florian Fisch/wikipedia.org).

В частности, авторов работы очень заинтересовал инулин — полисахарид, который встречается во многих растениях. Добывают его, в частности, из цикория и топинамбура, и нередко добавляют в йогурты.

Инулин легко усваивается организмом человека и служит источником различных полезных соединений (сахаров). Считается также, что он стимулирует рост "правильных" бактерий. Вот только человек сам по себе перерабатывать инулин не может: в этом нам как раз помогают микробы, несущие гены, которые кодируют ферменты, расщепляющие данный полимер.

Сонненбург и его коллеги объясняют, что из двух выбранных для опыта бактерий только одна среди своих 5000 генов несёт 10, отвечающих за расщепление инулина (точнее, за работу бактериальных "сенсоров" на данный вид фруктана и синтез энзимов, перерабатывающих его).

Схема эксперимента Джастина и его коллег (иллюстрация Erica D. Sonnenburg et al./Cell).

Таким образом, микробиологи на основе анализа генов и предсказали, что произойдёт с модельными грызунами, если их перевести на диету, богатую инулином. А произошло ровно то, что ожидалось, подтвердив красоту теоретических построений.

После 1-2 недель опыта изначально равномерный баланс между двумя видами микробов в кишечнике заметно сместился в сторону B. caccae — "специалиста" по инулину. (Детали исследования раскрывают пресс-релиз университета и статья в журнале Cell.)

На этом кадре Джастин с женой Эрикой. Она работает в лаборатории мужа и является одним из авторов нынешнего эксперимента с мышами (фото Steve Fisch).

Экстраполировать результат с такой упрощённой моделью микрофлоры человека на подлинное его "внутреннее население" будет непросто. Здесь только для генетиков работы — непочатый край.

В геноме человека, как известно, содержится 20-25 тысяч генов. Но у тысячи видов бактерий, что обитают в нашем кишечнике, общее число генов составляет миллионы.

Тем не менее задача не безнадёжна. Сонненбург со товарищи показали путь, по которому следует идти, постепенно вскрывая запутанные взаимосвязи в микрофлоре человека. И мыши тут ещё послужат моделью не один раз.

"Мы сейчас получили стерильных мышей, которым ввели партии бактерий, представляющих всё сообщество человеческого кишечника во всей его сложности, — говорит Эрика Сонненбург. — Мы намерены посмотреть, как бактерии, которые, по нашему мнению, лучше приспособлены к "борьбе", на самом деле проявят себя в этих условиях более жёсткой конкуренции".

Задавая сообществу микробов различные "входные данные" и отслеживая ответ, американские и британские специалисты намерены составить нечто вроде библиотеки генов-биомаркеров. Она поможет воздействовать на бактерии в теле человека при помощи диеты более целенаправленно и рационально.