Микробиота кишечника человека¶

Микробиота кишечника человека — это совокупность микроорганизмов (бактерий, архей, грибов, вирусов и простейших), населяющих просвет и слизистую оболочку толстой и тонкой кишки. Микробиота формирует сложную экосистему, которая находится в симбиотических отношениях с организмом-хозяином и выполняет ряд жизненно важных функций: участвует в пищеварении, синтезе витаминов, защите от патогенов и регуляции иммунного ответа. Совокупность генов микробиоты обозначается термином «микробиом».

¶Состав и формирование

Общая масса микробиоты кишечника взрослого человека достигает 1,5–2 кг, а количество микробных клеток сопоставимо с числом собственных клеток организма. В составе доминируют бактерии отделов Firmicutes (в первую очередь класс Clostridia) и Bacteroidota, на долю которых приходится около 90 % всей популяции. В меньших количествах присутствуют Actinobacteria, Proteobacteria, Verrucomicrobia и Fusobacteria.

Формирование микробиоты начинается при рождении: первый значимый засев происходит при прохождении через родовые пути матери. У детей, рождённых путём кесарева сечения, начальный состав микробиоты отличается и чаще включает кожные и больничные микроорганизмы. В дальнейшем состав микробиоты изменяется под влиянием типа вскармливания (грудное молоко способствует росту бифидобактерий), рациона, приёма антибиотиков, стресса и экологических факторов. Стабильный «взрослый» профиль микробиоты формируется к 2–3 годам жизни.

¶Функции

Микробиота кишечника выполняет несколько ключевых физиологических функций:

• Пищеварительная: бактерии ферментируют неперевариваемые пищевые волокна (клетчатку) с образованием короткоцепочечных жирных кислот (ацетата, пропионата, бутирата), которые служат источником энергии для эпителия кишечника и участвуют в регуляции метаболизма.
• Защитная: колонизационная резистентность — подавление роста патогенных микроорганизмов за счёт конкуренции за питательные вещества и рецепторы, а также продукции антимикробных веществ.
• Иммунорегуляторная: микробиота стимулирует созревание лимфоидной ткани кишечника, влияет на баланс Т-хелперов и поддерживает толерантность к пищевым антигенам.
• Синтетическая: микроорганизмы синтезируют витамины группы K и группы B, участвуют в метаболизме желчных кислот и реабсорбции некоторых микроэлементов.
• Нейроэндокринная: через ось «кишечник—мозг» микробиота влияет на выработку нейромедиаторов (серотонина, дофамина, ГАМК) и может модулировать поведение и эмоциональное состояние.

¶Дисбиоз и заболевания

Нарушение состава и функций микробиоты, называемое дисбиозом, связывают с широким спектром заболеваний. Дисбиоз характеризуется снижением разнообразия микроорганизмов, уменьшением доли полезных симбионтов и увеличением условно-патогенных видов.

Наиболее изучена связь дисбиоза с воспалительными заболеваниями кишечника (болезнь Крона, язвенный колит), синдромом раздражённого кишечника, ожирением, сахарным диабетом 2-го типа, аллергическими и аутоиммунными заболеваниями. Кроме того, изменения микробиоты рассматриваются как фактор риска при колоректальном раке и некоторых неврологических патологиях (болезнь Паркинсона, расстройства аутистического спектра).

Основные причины дисбиоза — нерациональное питание с избытком рафинированных продуктов и сахара, длительный приём антибиотиков, хронический стресс, злоупотребление алкоголем, малоподвижный образ жизни.

¶Методы исследования

Изучение микробиоты кишечника стало активно развиваться с внедрением методов секвенирования нового поколения. Основными подходами являются:

• Ампликонное секвенирование (анализ вариабельных участков гена 16S рРНК) — позволяет определить таксономический состав бактерий.
• Метагеномное секвенирование (whole-genome shotgun) — даёт информацию о генетическом потенциале микробиоты и её функциональной активности.
• Метаболомика и метатранскриптомика — изучают продукты метаболизма микроорганизмов и экспрессию их генов.

¶Коррекция микробиоты

Для восстановления нарушенной микробиоты применяются несколько подходов:

• Пробиотики — живые микроорганизмы (преимущественно лактобациллы и бифидобактерии), которые при употреблении в адекватных количествах приносят пользу здоровью.
• Пребиотики — неперевариваемые пищевые вещества (инулин, фруктоолигосахариды), которые избирательно стимулируют рост полезных бактерий.
• Синбиотики — комбинация пробиотиков и пребиотиков.
• Трансплантация фекальной микробиоты (пересадка кала) — процедура переноса фильтрованной суспензии микробиоты от здорового донора пациенту; применяется преимущественно при рецидивирующей инфекции Clostridioides difficile и показывает эффективность в клинических исследованиях.

Наиболее действенным и естественным способом поддержания здоровой микробиоты считается разнообразное питание с высоким содержанием растительных пищевых волокон и ферментированных продуктов.

¶Источники

• «The Human Microbiome Project Consortium. Structure, function and diversity of the healthy human microbiome» (Nature, 2012).
• «Sender R., Fuchs S., Milo R. Revised estimates for the number of human and bacteria cells in the body» (PLoS Biology, 2016).
• «Lynch S.V., Pedersen O. The Human Intestinal Microbiome in Health and Disease» (New England Journal of Medicine, 2016).
• «Биология микробиоты кишечника человека» — обзорные статьи в журнале «Вестник РАМН», 2019–2021.