Я – суперорганизм! Человек и его микробиом - Джон Тёрни

Специалисты и раньше знали, что бактерии, считавшиеся характерными для вагины, иногда обнаруживаются в мужском мочеиспускательном канале. Напрашивается вывод: они, не принося никакого вреда, просто перешли от женщины к ее сексуальному партнеру. Однако данное исследование заставляет предположить, что некоторые из них поселились в организме мужчин еще до первого сексуального контакта. Авторы работы предупреждают, что они выполняли только секвенирование 16S рРНК, поэтому не могут поручиться за точность идентификации микробных видов, но полагают, что лактобактерии могут выполнять какую-то экологическую функцию не только у женщин, но и у мужчин.

Этот проект служит также хорошим пособием по искусству убеждать. В описании его методики читаем: «Первую порцию выделяемой мочи собирали в стерильную чашку для сбора проб. Образцы из ВБ (венечной борозды полового члена – сверхчувствительной области под головкой) получали после тренировки на модели расслабленного члена. Участников инструктировали оттянуть крайнюю плоть (если таковая имеется) и затем обвести венечную борозду по окружности (с использованием гибкого ручного 4-миллиметрового элюирующего пробоотборника, плотно прижимая последний). Образцы сразу же помещали в охладитель и в течение не более 4 часов доставляли в лабораторию, где хранили при 280 °C до выделения ДНК»[47]. Каждый участник проделал означенную процедуру не один раз, а четырежды. Тинейджеры в этом исследовании оказались весьма покладистыми.

Другие исследования пролили свет на еще одно очевидное различие – между обрезанными и необрезанными мужчинами. Это различие успели хорошо изучить из-за давно известной связи между обрезанием и пониженным риском заражения ВИЧ.

Самое масштабное исследование микробиома пениса на данный момент – сбор образцов «до и после» у 79 угандийцев, согласившихся подвергнуться обрезанию, и сравнение результатов с данными о том же количестве их соотечественников, остававшихся не обрезанными до завершения эксперимента[48]. Пробы собирались в рамках большого исследования, ориентированного главным образом на профилактику СПИДа: микробиомный анализ стал здесь лишь дополнением. Как выяснилось, после обрезания заметно уменьшается количество анаэробных бактерий (то есть способных жить без кислорода) в пользу аэробных штаммов, процветающих на воздухе, окружающем области пениса, прежде закрытые крайней плотью. Один из авторов работы заметил: «Это как откатить камень и наблюдать, как будет меняться экосистема под ним».

Впрочем, в этом эксперименте есть нечто странное. Через год после начала обследования у обрезанной и у контрольной групп оказалось значительно меньше бактерий. Вы скажете, что участие в эксперименте, где ученые исследуют ваш родной пенис при помощи тампонов и пробирок, вообще может изменить ваше отношение к генитальной гигиене. Авторы не комментируют свое наблюдение, так что догадки остаются догадками. Однако возникает неизбежный вопрос: насколько достоверными, надежными и воспроизводимыми могут быть такие микробные открытия?

Кроме того, не столь уж ясно, как обрезание связано со снижением риска заражения ВИЧ, хотя уменьшение общего бактериального разнообразия при этом действительно происходит. По мнению некоторых исследователей, бактерии, обитающие под крайней плотью, могут вызывать слабую воспалительную реакцию, которая облегчает вирусу иммунодефицита доступ к поражаемому им классу клеток иммунной системы.

Все работы подтверждают также, что на поверхности пениса имеется куда меньше бактерий, чем в других, более населенных местах организма. Однако среди этих бактерий иногда встречаются такие, которые вызывают вагинальные инфекции. Поэтому взаимная передача генитальных микробов, происходящая при сексе без презерватива, в будущем должна подвергнуться тщательному исследованию (если удастся набрать достаточное количество добровольцев). Пока же наши знания по данному вопросу с замечательной лаконичностью описывает один сайт, где рассказывается об упомянутом угандийском исследовании: «После обрезания у вас совсем другая живность».

Микробы в самых неожиданных местах

Мы перечислили малые микробиомы, которые удалось распознать еще до наступления эпохи ДНК-анализа. Скудная и туманная картина известного нам микробного населения человека в свете новых технологий прояснилась. Однако эти технологии дали нам и многое другое: позволили обнаруживать следовые количества микробов для популяций с низкой «плотностью населения» или же для тех видов, которые трудно вырастить в культуре. В результате ученым удалось выявить жизнь в таких уголках нашего тела, которые раньше считались стерильными (например, в области женской груди или плаценты; подробнее об этом – в главе 6). А теперь, дабы закончить наш первый беглый обзор, остановимся на недавних открытиях, касающихся двух видов органов с собственными микробиомами – легких и глаз.

Вполне очевидно, что наши легкие открыты для воздействия окружающего мира. Можно почувствовать, как воздух проходит через ноздри при вдохе и выходит из них при выдохе. Однако в медицинских учебниках до сих пор утверждается, что здоровые легкие стерильны.

Микроанатомия и биохимия дыхательных путей и легких действительно, казалось бы, хорошо приспособлены для того, чтобы удерживать микробиоту в верхней части респираторного тракта (выше гортани), которая неизбежно подвергается воздействию постоянного потока микроскопических пришельцев. Воздух, которым мы дышим, обычно содержит от 100 тысяч до миллиона бактерий на кубический метр.

Глотка рефлекторно сжимается, когда ощущает попадание чужеродного материала, тем самым помогая нам не задохнуться. В дыхательной системе существуют и более хитроумные барьеры, препятствующие проникновению микроорганизмов, и механизмы избавления от них. Похоже, в отличие от кишечника, легким вообще не нужны бактерии, так что они предпринимают всевозможные усилия, чтобы не пускать их к себе. Особая слизь, становясь флегмой (мокротой), захватывает все, что в нее попадает, – будь то бактерии, пыль или пыльца растений; ритмично движущиеся реснички дыхательной системы выметают флегму из легких в горло, а затем она сплевывается либо проглатывается.

Такому механическому выметанию сопутствует действие целого ряда антибактериальных агентов – скажем, фермента лизоцима, в больших количествах присутствующего в слизи и слюне, в иммунных клетках, которые стараются не допустить в бесконечно ветвящийся лабиринт внутренней части наших легких микроорганизмы, находящиеся в воздухе, и те, что обитают во рту и в носу. Поэтому, решили врачи, такие системы защиты обычно обеспечивают не осложненный никаким микробным влиянием обмен кислородом и углекислым газом в капиллярах, снабжающих кровью самые тонкие дыхательные пути в глубине легких.

Считалось, что если микробам все-таки удалось колонизировать легкие, это неизбежно сигнализирует о какой-то болезни – бронхите (вирусном или бактериальном заражении бронхов – крупных ветвей «системы газоснабжения» легких) или пневмонии. (Диагноз «пневмония» стоит на многих свидетельствах о смерти, выписываемых в домах престарелых. Она напоминает бронхит, но часто оказывается более серьезной: бактериальная или вирусная инфекция вызывает воспалительную реакцию. Если эта реакция не помогает избавиться от инфекции, альвеолы на концах последних, самых крошечных веточках легких забиваются отмершими клетками и жидкостью, что мешает кислородному обмену.)

Однако современные микробиомные исследования разрушили и этот миф. В респираторном тракте имеется микробное население, характерное только для него (во всяком случае, нам сейчас так кажется). Эту зону изучать не так легко, как другие. Верхняя часть респираторного тракта (рот, нос, горло) обладает собственной микрофлорой, образцы которой проще отбирать, чем пробы из нижней части тракта (из легких как таковых). Идея о том, что в легких бактерий нет, укоренилась в сознании ученых столь прочно, что при первом картировании микробного населения человека в рамках проекта «Микробиом человека» (под эгидой американских Национальных институтов здравоохранения) легкие вообще не учитывались.

Тем, кто пытался восполнить этот пробел, пришлось нелегко. Отбор проб здесь требует бронхоскопии: специальная трубка пропускается в нос или в горло. Обычно добровольцы не соглашаются на повторную процедуру. Большинство исследований опирается на данные, полученные от немногочисленных участников, у каждого из которых пробу отбирали всего один раз. В образцах, которые все-таки удается получить, могут содержаться примеси микробных видов, обитающих в носу и во рту, в пищеварительных соках, даже в биопленках, покрывающих внутреннюю поверхность гибких пластиковых эндотрахеальных трубок, которые применяют, чтобы добраться до легких. Самый надежный способ избежать всего этого – брать пробы непосредственно из легких в процессе трансплантации, но тогда придется довольствоваться лишь больными легкими, поскольку материал от здорового донора нужно срочно использовать по прямому назначению; тут уж не до анализа. Такого рода исследования невозможно повторять регулярно. Однако в ходе одной такой работы все-таки удалось выяснить, что бактериальные популяции различны в разных областях легкого. Можно применять и менее громоздкие методики, однако они достаточно трудоемки, поскольку требуют, например, вымывания образцов из легких или вставки крошечных щеточек в дыхательные пути. Поэтому большинство исследований пока опирается на образцы, полученные у больных. Диапазон заболеваний тут весьма широк: от муковисцидоза, при котором легочная инфекция является постоянной угрозой, до СПИДа и хронической обструктивной болезни легких, которой страдают многие курильщики.