Science Slam: Андрей Шестаков - о внутреннем, формирующем внешнее

Science Slam: Андрей Шестаков - о влиянии микрофлоры на привычки

В "Москва Hall" состоялась вторая московская битва ученых Science Slam, в рамках которой научный сотрудник кафедры микробиологии биологического факультета МГУ Андрей Шестаков рассказал об особенностях функционирования внутренних органов человека, в частности, о том, как микрофлора человеческого кишечника формирует предпочтения в еде и привычки.

АНДРЕЙ ШЕСТАКОВ: Здравствуйте. Я сегодня вам расскажу об одном из наших проектов (кафедра микробиологии, биологический факультет МГУ). Микробиота: как она влияет на нас, и как мы можем влиять на нее.

Вы все прекрасно знаете, что все микробы разделяются на плохих и хороших. На самом деле, это неправда, как мне кажется, и наши отношения с микробами похожи на такие серьезные партнерские отношения 90-х годов. Причем есть персонажи, с которыми вообще нельзя договориться, и, используя соответствующую терминологию, это просто какие-то совершенно отмороженные микробы, называется они патогенные. И с ними как раз работают суровые парни в халатах – медицинские микробиологи. Мы же выбрали для себя агент более такой нормальный, с которым можно хотя бы о чем-то разговаривать. И мало того, что можно разговаривать, можно еще найти какие-то конструктивные отношения, выстроить, и это наша микрофлора.

Итак, собственно, что же это такое. У нас, вот примерно в этой части кишечника, болтается бактериальных клеток, в десять больше, чем наших собственных, они просто очень крохотные и маленькие. Их 10 тысяч видов, просто вот такое безумное разнообразие. И что самое интересное, если взять весь геном всех микроорганизмов, объединить, что называется сейчас микробиомом, то весь суммарный геном наших симбионтов, в 360 раз больше, чем наш собственный геном. Причем для каждого человека, соотношение микробов разное. То есть условно, у нас у всех одинаковый набор, но соотношение абсолютно индивидуальное.

Возвращаясь к генам. На самом деле, каждый ген, по факту – это функция. То есть получается, что микробное сообщество в 360 раз больше обладает функциями, чем мы сами.
Перечислять можно вообще абсолютно бесконечно, из функций, наверное, я выберу несколько самых главных. В первую очередь, микробы тупо нас кормят. Дело в том, что то, что мы не можем доесть, проваливается к ним туда вниз, и они, у них же в 360 раз больше функций, съедят вообще все. Значит, это проваливается туда, они прекрасно это доедают, и в виде своих метаболитов, которые для нас являются обалденно вкусной энергией, забрасывают нам в кровь. Прекрасно, все здорово и хорошо.

Но у этого, как оказалось, в последнее время есть одна проблемка, дело в том, что лишний вес у человека, отчасти связан с тем, что у него микробы очень шустро это все доедают. И получается, что человек покидал в себя какой-то салатик, травку (да я не ел ничего!), в итоге – раз! – и получил лишнее, освоить не смог – вес приплыл.

При этом микробы, на самом деле, еще кормят и саму трубу, сам кишечник. Дело в том, что слизистая кишечника на 70% питается от микробных метаболитов, и это впервые выяснили, когда начали применять антибиотики. Вроде как антибиотики на человека не действовали, по крайней мере, те, в тех концентрациях, а вдруг выясняется, что выявляется язвенный колит, тупо дырка. Мы начали разбираться, почему. Все просто – микробов убрали, питание убрали – дырка.

Про защитные какие-то шутки рассказывать особо не буду, и так понятно, что, естественно, влияние на иммунитет происходит, и вместе с тем просто физически микробы укрывают всю слизистую, есть даже такой термин – биопленка. То есть вот эти безбашенные товарищи патогены, чтобы они не пробились через нее, то есть они укрывают достаточно плотно.

Из самых интересных и любопытных функций, которые в последнее время стали очень модными и много статей на эту тему – это как микробы влияют на наш мозг. Дело в том, что наше поведение, в больше степени, управляется нейромедиаторами, которые производит наш мозг – серотонин, дофамин и так далее. Так вот, оказывается, что микроорганизмы продуцируют точно такие же соединения, или их предшественники. Они прекрасно вместе с током жидкости из кишечника попадают в кровь, и начинают, в общем, точно так же на нас воздействовать, как и наши собственные нейромедиаторы. Причем, например, было показано, что количество серотонина в крови, связано с лидерскими способностями и так далее – микробы, эшерихия коли, например, прекрасно шпарят серотонин.

И что оказывается интересным? Для чего они это делают? Они же не просто вселились в нас, «сейчас мы будем управлять этой двуногой машиной» – нет, ничего подобного. На самом деле, это язык, на котором микробы сами общаются между собой, и наши собственные нейромедиаторы на них точно так же действуют. То есть у нас выстраивается с ними диалог, как с полноценным органом. Собственно, тогда стоит вопрос: мозг – один или два, и каким мы думаем? И вот эта шутка «да ты чем думал?!» – она, оказывается…

И так происходит, когда все здорово и замечательно, когда микробы в порядке, мы их кормим, они сытые, довольные, и все здорово. Но так происходит очень редко, потому что, как правило, мы их недокармливаем. Что является для них питанием? Питанием для них является то, еще раз, что мы сами переварить не можем, и до них может долететь. Отбрасываем пластик, титан, вот эти все элементы, которые в норме, в диете не должны присутствовать. Что это? Растительная пища, растительная клетчатка, растительные волокна. Мы переварить не можем, микробы их прекрасно переваривают, и этим соединениям сейчас присвоили новый термин, который называется пребиотики. Это одна технология. Про фекальные трансплантаты говорить не буду.

И вторая технология – это пробиотики, собственно, чем мы и занимаемся. Что такое пробиотики – это живые бактерии, употребленные в адекватном количестве, положительно влияющие на здоровье человека. Возовская формулировка. На самом деле, несмотря на эту рекламу: «Ой, мне стало легко!» – шарфик сбросил, полетел, нырнул – вот эта вся ересь, которая звучит, пробиотики – реально действующая штука, реально клинически доказано, что они действуют, много раз, на людях, на животных, как угодно, все реально работает.

И мы в своей лаборатории как раз разрабатываем новые виды пробиотиков, и мы разработали такой консорциум микроорганизмов, который достаточно редко используется в продуктах питания, и нам удалось составить их некий симбиоз. То есть не просто смешать, потому что между ними начнется – это же братва, они же не понимают, у них же останется один лидер, в итоге. А мы подружили так, что они вроде такие братья на век, бригада. Непонятно, как это получилось, но получилось, и это круто.

И дальше мы разработали технологию, с помощью которой можно получить кисломолочный продукт, и естественно, провели клинические испытания, и тем самым доказали, что он действительно пробиотик, что он действительно работает.

В нашей лаборатории есть ряд проектов, который ведется совместно с «Роскосмосом», в спутниках переработка органических отходов с помощью микробов, и так далее. И тогда мы узнали такую проблему, что у космонавтов с микрофлорой происходит тоже, в общем-то, беда, из-за того, что: а) они в гермобъекте; и б) отсутствие гравитации, перераспределение воды, в общем, начинаются там очень неприятные вещи, и было бы здорово, чтобы они тоже употребляли пробиотики, и употребили их не в виде каких-то капсул, таблеток, пилюлек, или чего-то такого, а в виде какого-то вкусного и хорошего продукта.

И тогда мы придумали такую технологию: в норме космонавты пьют из таких пакетов с клапаном, мы в пакетик закладываем сухое молоко, микробы наши, легенький, компактненький, все поднимаем туда, ведь свежий кефир не будешь гонять туда каждый раз. Они достают, наливают воду, поболтали, в тепло на четыре часа – готов вкусный свежий кисломолочный продукт.
И для того чтобы понять, что у микробов не свернется голова на орбите, потому что непонятно, здесь-то мы все проверили, а вот что там, мы как раз пульнули наших микробов в рамках спутника «Бион-М1». И он провел в прошлом году, в мае, ровно месяц, и у нас прошла прекрасная, божественная ферментация, все прекрасно получилось. Я не знаю, оцените вы это или нет, но вот эта чашка была на орбите 30 суток и в ней наши микробы. Представляете? Реально, честно, я не обманываю. Сейчас как раз будет спутник «Фотон», где мы повторное испытание проведем, но сейчас уже все понятно, что с микробами все нормально, ничего не случилось. И дальше, естественно, это можно применять для всяких экстремальных групп, МЧС и так далее.

И в завершение я бы хотел пригласить сюда смельчака. Отлично, как тебя зовут?

- Егор.

АНДРЕЙ ШЕСТАКОВ: Не боишься? Аминь.

- Неплохо.

АНДРЕЙ ШЕСТАКОВ: Тогда смельчаку подарок – держи, это тебе. Бутылочку верни, она дорогая, лабораторная. Спасибо огромное.

ВЕДУЩИЙ: Ну что ж, счастливчики, кто вопросы хочет задать?

- Здравствуйте, я Леша, у меня вопрос такой: откуда вообще берется микробиота изначально, в какой момент после рождения?

АНДРЕЙ ШЕСТАКОВ: Хороший вопрос. Официальная легенда гласит о том, что во время рождения. Но сейчас появляются данные о том, что плод тоже нестерилен, хотя это здорово сомнительно. Но если это действительно так, это вообще всем голову взорвет. В норме – во время рождения. И очень важно то состояние микрофлоры, которое было у матери во время беременности, потому что именно оно будет фиксироваться у ребенка как норма.

- А как? Как связаны родильные пути и кишечник? Они же никак не пересекаются.

АНДРЕЙ ШЕСТАКОВ: Да ладно?! Представляете, как рождается ребенок?

- Не уверен, что я хотел это знать, но…

АНДРЕЙ ШЕСТАКОВ: Он же целиком там проходит.

ВЕДУЩИЙ: За кефирчиком подходи потом. Так, кто следующий?

- Андрей, здравствуйте, меня зовут Артур. Я хотел узнать, а насколько сильное влияние микробиота может оказывать на мыслительные процессы человека, и он, в свою очередь, на нее? Вы сказали, что есть эта взаимосвязь, но насколько она сильна?

АНДРЕЙ ШЕСТАКОВ: Мне тоже крайне интересно. По крайней мере, сейчас на людях только маленькие эксперименты, вот с депрессией было показано, что когда микробиота как-то прессуется чем-нибудь, то возникают какие-то депрессивные вещи. Больше показано на животных, что стерильные животные, они какие-то безрассудные становятся, сильно подвижные, и так далее. Я думаю, что в ближайшие четыре-пять лет будет много информации на эту тему, потому что это такая пиковая тема сейчас, потому как микрофлора – она же отлична у разных людей, у разных рас и так далее, и вот тут уже выплывает вопрос ментальности: а она наша или микробов? Я же говорю «а ты чем думал?!» – вот этот вопрос – он не просто так.

- И еще один вопрос: а обратная связь есть? Вы сказали, что есть исследования по тому, как мы влияем на микробиоту, или нет?

АНДРЕЙ ШЕСТАКОВ: Да, конечно. Стресс жестко очень прессует – это во-первых. Во-вторых, все те же наши нейротрансмиттеры – это язык общения между микроорганизмами, и мы точно так же их начинаем подпрессовывать. Я говорю, у нас такой диалог, это братва все-таки.

- То есть пока только стрессовые исследования проводили?

АНДРЕЙ ШЕСТАКОВ: В основном, да. Но опять же, человек – слишком сложная штуковина, много разных факторов, поэтому четко сказать, что это только с этим связно, нельзя.

- Здравствуйте, меня зовут Ольга, я реаниматолог. Вы сказали, что эшерихия коли продуцирует большое количество серотонина. У меня сейчас лежит женщина с уроспесисом, у которой высевается из крови эшерихия коли, она в глубокой депрессии. Как это объяснить?

ВЕДУЩИЙ: Поняли загадку?

АНДРЕЙ ШЕСТАКОВ: Дайте протестировать эшерихию коли оттуда. Нет, сложно сказать. Еще раз: понятно, доказали, что уровень серотонина у людей, которые такими лидерскими способностями обладают, он немножечко выше, чем у других. При этом понятно, что все эти нейромедиаторы… «А давай мы подольем сейчас серотонина» – и бабах! – и это будет страшно – посмотреть на этого человека. Поэтому здесь очень важная, тонкая такая система. Это же нейромедиаторы – мозг, второй мозг.
ВЕДУЩИЙ: Спасибо, Андрей.

- Здравствуйте, можно вопрос?

ВЕДУЩИЙ: Давайте еще один вопрос.

- Меня зовут Светлана. Ответьте, пожалуйста, как молочная кислота проходит через поджелудочную железу? Может быть, я дилетант и не понимаю, но это же кислота, она должна нейтрализоваться.

АНДРЕЙ ШЕСТАКОВ: Нет-нет, смотрите. У нас от толстого кишечника, то есть толстый кишечник – это место, где впитывается вода. То есть обычная вода протекает, доходит до самого последнего отдела, и в толстой кишке, через портальную вену, все несется в печень, все, что есть в кишечнике, в толстом кишечнике, с микробами. То есть если там микробы хорошо все делают – это молочная кислота, в меньшей степени, на самом деле, в основном, это летучие жирные кислоты – ацетат, пропионат, и прежде всего, бутират, вот он нас кормит по полной программе, полные люди должны проклинать бутират, очевидно. Так вот, это все несется в печень – и все, и там дальше это здоровая хорошая энергия, либо наоборот, какие-то токсичные вещества, так что путь именно такой. А дальше – системный кровоток.

- Просто молочные продукты – носители пробиотиков. И как оно проходит дальше на молочной кислоте? Как она проходит? Это загадка всегда.

АНДРЕЙ ШЕСТАКОВ: Самое интересное, очень хороший вопрос, формулировка возовская: для пробиотиков никогда нет мишеней, в этом проблема клинических испытаний. То есть «положительно влияющие на здоровье человека» – что это такое? Вот общие какие-то характеристики крови и так далее. И когда проверяли первые люди, которые употребляли пробиотики профилактически, и все получалось здорово, понятно, что две группы, и при лечении, не то что пробиотик ты выпил – и все, у тебя там выросло то, что у тебя отрезали, или ты рака лишился и так далее – это все бред абсолютный. То есть пробиотики эффективны на фоне существующей терапии. Как действуют – непонятно. Была идея, что они прикрепляются, сейчас идея, что они транзитные – неважно. Клинические испытания – вот что показывает, что это пробиотик и он работает.

ВЕДУЩИЙ: Спасибо. Подожди, не убегай далеко, сейчас тебя замерим аплодисментами. Давайте, коротко, быстро, емко, много децибелов выдадим Андрею сейчас. 107,2 децибела – довольно неплохо. Удачи тебе, спасибо, Андрей.