Истинные хозяева людей. Ученые выявили заразность рака и диабета

Считается, что самые распространенные болезни не передаются между людьми. Однако последнее масштабное исследование позволяет по-новому взглянуть на этот вопрос. О том, что выяснили биологи, — в материале .

Персональный микробиом

Наше тело состоит примерно из 30 триллионов человеческих клеток, но в нем находится еще около 39 триллионов клеток микробных. Многочисленное сообщество бактерий, вирусов, простейших и грибков, присутствующих в кишечнике, во рту, на коже и в других местах, называют микробиомом.

Раньше биологи пытались разделить микробы на "хорошие" и "плохие", патогенные. Сейчас все более ясно, что они образуют своего рода экосистемы, от нормального функционирования которых во многом зависит наше здоровье.

Если геном (совокупность всех генов) мы наследуем от родителей и он в целом остается постоянным на протяжении всей жизни (за исключением небольших нуклеотидных вариаций), то микробиом, который тоже закладывается при рождении, способен сильно меняться. Причем очень быстро — в каждом возрасте он может быть свой.

Его персональный профиль формируется под воздействием многих факторов: экологии, образа жизни, состава пищи и воды. Огромное влияние оказывают и окружающие, прежде всего те, кто в постоянном близком контакте, — родные, друзья, коллеги.

Микробиомы подобны отпечаткам пальцев. Они настолько разнообразны, что ни у одного человека не повторяются.

Есть некоторые виды, которые присутствуют практически у всех. Например, кишечная палочка Escherichia coli встречается более чем у 90 процентов людей в западных странах. Внутри популяции любые два случайно выбранных человека обычно имеют от 30 до 35 процентов перекрытия по видовому составу. Однако каждый вид может состоять из множества штаммов и вариантов. Для их идентификации нужны детальные генетические исследования.

Делимся с близкими

Первое масштабное исследование, в ходе которого сравнивали составы микробиомов различных людей на генетическом уровне, провела международная группа биологов под руководством Николы Сегата из итальянского Университета Тренто. Участие приняли 18 институтов и научных центров со всего мира.

Авторы проанализировали более 9700 образцов стула и слюны у людей из 20 стран на пяти континентах, представляющих сообщества с очень разным образом жизни. Ученые выделили более 800 видов и 800 000 штаммов микробов и проследили, как они распространяются между членами семей, соседями по комнате, внутри одного населенного пункта.

Как и ожидали, наибольшее совпадение обнаружили у матерей и новорожденных. Около 50 процентов микробиома детей в возрасте до одного года представлено штаммами, унаследованными от матери. Со временем этот процент уменьшается: к трем годам — до 27 процентов, а к 30 годам — до 14.

У членов семьи, живущих вместе, как правило, очень близкий состав микробных сообществ. Авторы подсчитали, что 13 процентов кишечных микробов у супругов и интимных партнеров не просто общие, но даже принадлежат к одним и тем же штаммам. Для оральной микробиоты пересечение — уже 38 процентов. У просто проживающих на одной площади людей этот процент немногим ниже — 12 и 32 соответственно. Даже жители одной деревни имеют множество общих штаммов — значительно больше, чем люди, разделенные большими расстояниями.

Время имеет значение

Обмен микробами происходит при всех видах контактов — через кожу, слизистую оболочку, воздушно-капельным путем, через испарения и выделения, любые продукты жизнедеятельности. Несмотря на это, важнейшим фактором для формирования общей бактериальной среды ученые считают проведенное вместе время.

Например, после расставания уровень совпадения начинает снижаться.

Авторы приводят интересный факт. У близнецов, родившихся и выросших вместе, пересечение микробиома — не менее 30 процентов, но после нескольких десятков лет раздельного проживания может упасть до десяти и менее процентов.

А вот домашние животные, вопреки распространенному мнению, не вносят большого вклада — их "обитатели", как правило, не приживаются в человеческом организме.

Социальные микробы

Насколько быстро передаются микробы от человека к человеку в условиях современного социума, показала пандемия COVID-19. При этом "хорошие" распространяются с той же скоростью, что и "плохие". Поэтому все чаще ученые применяют термин "заразен" не только к болезнетворным патогенам, но и к микробиому в целом.

Несколько лет назад международная группа биологов во главе с Амаром Саркаром из Кембриджского университета впервые представила концепцию социального микробиома — единого микробного мегасообщества, колонизирующего большую группу людей, объединенных социальными связями.

Авторы предлагают рассматривать его как своего рода архипелаг, где каждый человек — остров, на котором обитает особый набор микроорганизмов. Постепенно они распространяются по всему архипелагу подобно тому, как птицы или насекомые расселяются по островам.

В свежей статье, опубликованной в журнале Cell, исследователи анализируют влияние социального микробиома на здоровье человека. Они отмечают, что обмен микробами играет значимую роль в восприимчивости и устойчивости людей как к инфекционным, так и к неинфекционным заболеваниям.

Появление "чужих" микробов может вызвать аллергические реакции, перестройку метаболизма и иммунной системы организма, снизить эффективность лекарств и даже спровоцировать такие заболевания, как диабет или рак. Известны случаи, когда люди, живущие в одной семье, заражались друг от друга устойчивыми к антибиотикам бактериями, если кто-то из них проходил длительный курс антибактериальной терапии. Также изменение состава кишечной микрофлоры существенно влияет на сопротивляемость организма в отношении возбудителей болезней или неблагоприятных экологических условий.

"Некоторые неинфекционные заболевания на самом деле могут иметь инфекционный аспект, — приводятся в пресс-релизе слова одного из авторов исследования, доцента кафедры эволюционной биологии человека Гарвардского университета Рэйчел Кармоди. — Хотя это может быть потенциально тревожной мыслью. Микробы, передающиеся социально, также могут помочь защититься от болезней".

Например, исследования показали, что мыши, живущие в одной клетке, передают друг другу микроорганизмы, которые повышают устойчивость к колиту или улучшают реакцию на терапию рака.

"Основополагающая задача заключается в определении микробов, отвечающих за снижение или увеличение риска, и изучении контекстов их передачи. Понимание того, как это работает, в конечном итоге можно использовать во благо человека", — добавляет Кармоди.

В частности, уже доказана эффективность лечения инфекций, вызванных бактериями Clostridium difficile, которые проявляются в виде диареи, тяжелого колита и расширения толстой кишки, с помощью трансплантации кишечной микрофлоры от здорового донора.

Связь с болезнями

До сих пор исследователи анализировали только микробиомы здоровых людей. Сейчас приступают к следующему этапу — выяснить роль обмена микробами для развития определенных болезней.

"Передача микробиома имеет серьезные последствия, поскольку некоторые неинфекционные заболевания частично связаны с измененным составом микробиома", — объясняет Никола Сегата.

Например, определенные штаммы кишечной палочки могут выделять токсины, которые увеличивают риск развития рака. Те, у кого присутствует бактерия Fusobacterium, имеют худший прогноз по колоректальному раку. Кишечные микробы, влияющие на уровень глюкозы и инсулина в организме, связаны с ожирением и такими состояниями, как метаболический синдром и даже диабет второго типа. Предполагается, что нарушение баланса микробиома связано с нейродегенерацией и может спровоцировать развитие болезни Альцгеймера.

"Если все эти заболевания хотя бы частично зависят от микробов, а микробиом хотя бы частично заразен, то и заболевания эти нужно признать частично заразными", — говорит Сегата.

К сожалению, пока ученые ограничились установлением корреляционных связей и не могут сказать, становятся ли микробы причиной развития тех или иных неинфекционных болезней, или им просто проще заселить ослабленный организм.