Микробиота — состав и значение микроорганизмов¶

Микробиота — совокупность микроорганизмов (бактерий, грибов, вирусов, архей, простейших), обитающих в определённой среде: теле человека, кишечнике, почве, воде, поверхности растений. Термин происходит от латинского micro («маленький») и греческого bios («жизнь»). В отличие от понятия «микробиом», которое часто включает также гены и продукты обмена этих микроорганизмов, «микробиота» обозначает собственно сообщество живых организмов.

¶Микробиота человека

В теле взрослого человека обитает порядка 38 триллионов бактериальных клеток — сопоставимо с числом собственных клеток человека. Наиболее изучена кишечная микробиота, в которой сосредоточено около 70–80 % всех микроорганизмов тела. Менее изучены микробиота кожи, дыхательных путей, полости рта, мочеполового тракта.

Состав кишечной микробиоты у разных людей различается, но в целом представлен преимущественно двумя крупными филумами: Firmicutes и Bacteroidetes, а также Actinobacteria, Proteobacteria и Verrucomicrobia. Наиболее распространённые роды — Bacteroides, Faecalibacterium, Roseburia, Bifidobacterium, Lactobacillus.

¶Формирование микробиоты

Микробиота начинает формироваться при родах: новорождённый заселяется бактериями влагалища и кожи матери (при естественных родах) или кожными бактериями (при кесаревом сечении). Грудное вскармливание, состав питания, приём антибиотиков, образ жизни, генетические факторы и место проживания определяют дальнейшее развитие сообщества. К трём–пяти годам микробиота ребёнка приближается по составу к взрослой, после чего относительно стабилизируется, оставаясь подверженной изменениям.

¶Функции микробиоты

Микробиота выполняет в организме ряд физиологических функций:

• Пищеварение. Микроорганизмы расщепляют клетчатку и сложные углеводы, которые человек сам переварить не может, с образованием короткоцепочечных жирных кислот (бутирата, пропионата, ацетата) — источника энергии для клеток кишечника.
• Синтез витаминов. Бактерии кишечника синтезируют витамины K, B12, биотин, фолиевую кислоту и ряд других.
• Иммунная защита. Микробиота стимулирует развитие иммунной системы, конкурирует с патогенами за питательные вещества и места прикрепления, выделяет бактерицидные вещества.
• Метаболизм лекарств. Микроорганизмы влияют на превращение и эффективность ряда медикаментов.
• Защита слизистых оболочек. Микробиота участвует в поддержании целостности кишечного барьера.

¶Дисбиоз

Нарушение состава или функции микробиоты называется дисбиозом (дисбактериозом). К дисбиозу приводят приём антибиотиков, нерациональное питание, хронический стресс, инфекции, некоторые хронические заболевания. Дисбиоз связывают с развитием воспалительных заболеваний кишечника, синдрома раздражённого кишечника, аллергических состояний, ожирения, сахарного диабета II типа, ряда неврологических нарушений (гипотеза «кишечник–мозг»), однако причинно-следственные связи во многих случаях продолжают изучаться.

¶Микробиота и медицина

Изучение микробиоты открыло новые направления в медицине:

• Пробиотики — живые микроорганизмы, при приёме которых улучшается состав микробиоты (например, штаммы Lactobacillus и Bifidobacterium).
• Пребиотики — пищевые волокна, служащие питанием для полезных бактерий (инулин, олигофруктоза).
• Синбиотики — комбинации пробиотиков и пребиотиков.
• Трансплантация фекальной микробиоты — пересадка кишечной микробиоты от здорового донора пациенту; в России и мире применяется в основном для лечения рецидивирующей инфекции Clostridioides difficile.

В России исследования микробиоты ведутся в ряде научных центров, в том числе в Институте проблем передачи информации РАН, НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Н. Ф. Гамалеи, Сеченовском университете. Разрабатываются персонализированные диеты, основанные на анализе состава микробиоты конкретного человека.

¶Микробиота вне организма человека

Понятие микробиоты применимо не только к человеку. Выделяют микробиоту почв (где она обеспечивает круговорот азота, фосфора и углерода), водных экосистем, ризосферы растений, поверхности листьев. Микробиота кишечника изучается у сельскохозяйственных животных — её состав влияет на продуктивность и устойчивость к болезням.

¶Интересные факты

• Масса всей микробиоты взрослого человека оценивается в 1,5–2 кг.
• Бактериальные гены в кишечнике человека превосходят по числу собственные гены человека примерно в 150 раз.
• Состав микробиоты можно определить с помощью секвенирования гена 16S рРНК — стандартного метода в микробиологии.

¶Источники

• Гурьев В. А. Микробиология: учебник для вузов. — М.: ГЭОТАР-Медиа.
• Дубынин В. А., Лебедев Д. В. Микробиом человека и его роль в физиологии. — Успехи физиологических наук.
• Литвинов С. В. и соавт. Микробиота кишечника: современные представления. — Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия.
• Официальные материалы Всемирной организации здравоохранения по вопросам микробиома человека.