Краткая история тела. 24 часа из жизни тела: секс, еда, сон, работа

Однако многие из микроскопических обитателей нашего кишечника – отнюдь не потенциальные нарушители спокойствия и не пассивные наблюдатели, говорит Джеффри Гордон из Вашингтонского университета: «Они гаранты нормальной работы нашей пищеварительной системы, симбионты, которые развивались вместе с нами и выиграли от этого сосуществования, точно так же как мы выиграли от союза с ними». Мы давно знали, что дружественные микробы – комменсалы – помогают нам синтезировать витамины и образуют спаянные сообщества, отпугивающие патогенную микрофлору. Кроме того, они перерабатывают питательные вещества, чтобы те лучше всасывались (это особенно важно для не перевариваемых иным путем клеточных стенок растений – клетчатки). Однако о том, как именно они творят свои добрые дела, пока еще очень мало известно. Большинство этих микроорганизмов крайне трудно изучать. Трудно сохранить их вне привычной среды обитания. И даже если ученым удается поддерживать их существование в чашках Петри, в этой искусственной среде бактерии могут вести себя по-другому, чем в нормальной экосистеме кишечника.

Гордон понял, что изучать работу полезных бактерий можно только в естественной для них среде, и вместе с коллегами придумал оригинальный подход. В стерильных пластмассовых камерах они выращивают стерильных мышей, которые не заражены ни одной из триллионов бактерий, неизбежно встречающихся в естественной среде обитания. Потом ученые внедряют в организм мышей по одной типичной кишечной бактерии и изучают эффекты их воздействия.

Их открытия заставляют нас по-новому взглянуть на самих себя и на то, что мы знаем о пищеварении. Гордон доказал, что без наших спутников-бактерий кишечник не смог бы нормально работать. Единственный способ, которым кишечнику удается защитить себя от природных токсинов и собственных кислых секретов, – смена эпителия через каждые одну-две недели. Когда новые клетки созревают, они передвигаются на самые кончики ворсин эпителия. Гордон обнаружил, что старт этому процессу задает сигнал бактерий. Без этих сигналов наш кишечник и его ворсины не смогли бы нормально развиваться.

Бактерии кишечника также защищают эпителий. Ученые из Йеля убедились, что именно бактерии приводят в действие механизм, который восстанавливает поврежденные клетки[177]. Уничтожая полезные бактерии, антибиотики могут нарушить те процессы, которые обеспечивают защиту и восстановление слизистой оболочки кишечника. Более того, некоторые бактерии помогают нам справляться с безвредными пищевыми белками и другими безобидными «чужаками», попадающими в пищеварительный тракт. Если же на них реагируют иммунные клетки, вызывая воспаление, это плохой знак. За то, чтобы наша иммунная система не трогала безвредных «чужаков», отвечает микроорганизм с длинным названием Bacteroides thetaiotaomicron.

И вот тут вас ждет настоящая сенсация: B. theta и другие бактерии определяют обхват вашей талии. Именно они решают, сколько поглощенных калорий превратить в жир. Гордон и его коллеги обнаружили, что стерильные мыши могут съесть на 29 % больше пищи, чем мыши с естественной микрофлорой, и при этом сохранять нормальную массу тела, в которой на 42 % меньше жира[178]. Когда же в организм стерильных мышей были введены кишечные бактерии, жировая масса грызунов увеличилась на 60 % в течение двух недель, хотя они и не получали никакой дополнительной пищи. «Это происходит потому, что бактерии более эффективно выделяют калории из пищи и помогают организму запасти их в виде жировых клеток», – объясняет Гордон. Когда он и его коллеги исследовали геном B. theta, они обнаружили, что большое количество генов этого микроба ответственны за переработку углеводов, так что нашим собственным генам уже не нужно об этом заботиться. Без таких бактерий, как B. theta, углеводы просто проходили бы через пищеварительную систему, не отдавая калорий.

Совсем недавно Гордон и его коллеги сделали еще один шаг вперед[179]. Сравнив кишечную микрофлору жирных и худых мышей, они обнаружили, что у жирных мышей больше бактерий Firmicutes и меньше B. theta. Когда они пересадили богатую фирмикутами флору жирных мышей стерильным, последние набрали бо́льший вес, чем те, которым пересадили флору худых мышей.

Проведя затем исследования на людях, ученые подтвердили, что те же пропорции фирмикутов и бактероидов справедливы для тучных и худых людей. А по мере того как в течение года полные люди теряли вес, «население» их кишечника становилось все более похожим на микрофлору худых людей.