Микробиом. Зачем микробы живут в человеке?

И если каждый из нас научится и возьмёт за привычку правильно оценивать своё здоровье в микробах, следить за их состоянием ежедневно, то мы будем знать уровень своего здоровья. И конечно же будет вообще хорошо, если мы потом научимся регулировать уровень своего здоровья, влияя на ту или иную популяцию микробов. Специалисты, способные в будущем регулировать микробиом человека, станут первыми представителями новой медицины.

Сегодня уже очевидно, что микроорганизмы, живущие в симбиозе с человеком, выполняют следующие функции и курируют работу органов человека:

1) Микробы перерабатывают пищу и заряжают наш организм энергией.

2) Микробы тренируют нашу иммунную систему и участвуют в сопротивлении болезням. Болезнь человека по сути является недостаточной работой микробов, нарушением микробиома человека.

3) Микробы влияют на поведение человека, на мысли человека, на эмоции человека. Человек, который заботится о своих микробах, имеет хорошее здоровье, прекрасное настроение, высокое качество жизни.

Подсчёт микробов должен стать обыденной процедурой каждого дня и по силам каждому человеку, включая подростков. Так и будет: сначала подсчитываем своё здоровье в микробах, а потом сразу корректируем микробов в сторону восстановления здоровья. И тогда мы все будем жить долго и качественно.

Главная мысль 02: микробы, составляющие микробиом человека, являются мерилом иммунитета и здоровья человека. Остаётся лишь научиться определять это мерило.

Глава 3. Как учёные считывают микробов?

Каким образом мы можем определять количество и качество микробов вокруг человека? Если определять и распознавать микробов на глазок, то вы должны учитывать очевидный факт: все микробы под микроскопом похожи друг на друга. Все они напоминают либо палочки, либо шарики. Различать микробов по внешним признакам – это путь малоперспективный и устаревший. Требуется применение высокоэффективных машин исчисления микроорганизмов. Сегодня такое стало возможным. Вместо того, чтобы распознавать микробов по внешним признакам, учёные на практике смотрят на последовательность ДНК.

Определение числа микробов (ОМЧ). Допустим, нам надо оценить и посчитать количество микробов на какой-то абстрактной поверхности. Нас интересуют микробы, прилипшие на эту твёрдую поверхность. Сбор микробов – это чисто лабораторная задача, известная любому микробиологу. Если мы соберём представителей микробов с небольшой площадки (100 см²), то эта отобранная пробная партия микробов расскажет нам об общей микробной картине на всей поверхности. Микробные пробы берутся простым тактильным приложением специальных тест-приспособлений: petrifilm, sponge-stick, тест-тампоны, тест-губки, воздушные фильтры. Микробные пробы берутся с одного и того же места несколько раз с заданным интервалом времени. Получая количественные значения микробного присутствия в разное время, мы можем выстраивать графики развития процесса микробного обсеменения. Такое стало возможным только сегодня, с появлением высокоэффективных машин исчисления микробиома. Взятые с объекта, микробные пробы проходят либо экспресс-тест для количественного и качественного определения микробов или помещаются в анализаторы для получения количественной микробной картины. Современный подход позволяет рассматривать селективные пробы для определения микробного количества не в общей массе всех возможных штаммов, а лишь микробов определённого штамма и его количество в этой точке поверхности.

С помощью современных аналитических аппаратов-секвенаторов учёные могут определять ту или иную последовательность ДНК микробного сообщества. При этом учёные могут определять удельный вес этого микробного сообщества в общем микробиоме человека, а также учёные определяют «географическое местонахождение» данной популяции микробов.

Таким образом происходит идентификация и подсчёт микробов разных видов в общем микробиоме человека. Сам метод и его качество «подсчёта микробов» в микробиоме человека развивается с годами. И возможно уже скоро мы будем видеть полную картину микробиома человека. Раньше мы говорили о подсчёте микробов в кишечнике (Gut Microbiome), потом стали считывать микробов в других органах человека, включая кожу человека (Skin Microbiome). Сегодня наши возможности дошли до самого невозможного: мы способны сделать подсчёт и определение микробов вокруг человеческого тела (Humans Microbial Cloud), подсчёт микробов облака человека.

Главная мысль 03: Микробные пробы берутся с одного и того же места несколько раз с заданным интервалом времени. Получая количественные значения микробного присутствия в разное время, мы можем выстраивать графики развития процесса микробного обсеменения.

Глава 4. Как считывать микробов Облака Человека?

"Вы находитесь в микробном облаке другого человека в тот момент, когда пожимаете друг другу руки", – говорит Джеймс Медоу из Университета штата Орегон. Именно под его руководством группа учёных впервые произвела эксперименты по обнаружению, и подсчёту микробов, летающих вокруг тела человека. Человеческое тело постоянно окружают микробы. Речь идёт в первую очередь о родных микробах человека, образующих вокруг его тела микробную ауру. Группа учёных, которая впервые экспериментально установила факт наличия назвала эту ауру как «humans microbial clouds» (микробное облако человека). Результаты практических экспериментов были получены в Орегонском университете в 2011–2013 годах. Группу молодых учёных тогда возглавил профессор Джеймс Медоу. Группа сначала решила выяснить, какие микроорганизмы обитают непосредственно на теле и вокруг человеческого тела.

Эксперимент № 1. В первом декабрьском эксперименте приняли участие 3 человека и во втором апрельском эксперименте приняли участие 8 человек. Это были молодые люди в возрасте от 22 до 30 лет. Каждый из участников до начала эксперимента не принимал никаких лекарственных препаратов, конечно же могущих повлиять на микробную картину. Во время опыта человек находился в изолированной комнате только со своими родными микробами. Воздух в комнату поступал из соседних помещений или с улицы. Подчеркнём, что воздух предварительно не был дезинфицирован, а только пропущен через очистительные установки и лёгкие фильтры. Циркуляцию воздуха проводил кондиционер. Температура воздуха в комнате поддерживалась на уровне +22⁰ – +25⁰ по Цельсию. А влажность воздуха составляла до 45 %. Во время первого декабрьского эксперимента каждый человек находился в комнате один, по следующей схеме: 240 минут – небольшой перерыв – 120 минут.

Целью первого эксперимента была следующая и состояла из двух задач:

1) оставляет ли человек после себя микробный след;

2) сколько времени сохраняется этот след в воздухе после того, как человек покинул помещение.

Результаты проб воздуха и смывы показали: каждый человек окружён своеобразным облаком из микробов, которое остаётся в комнате в течение 4-х часов после того, как человек вышел из помещения. Этот факт относился к помещению с циркулирующим воздухом. Основными микробами, из которых состояли облака в этом эксперименте, оказались: стафилококки, стрептококки, лактобациллы, пропионово-кислые бактерии, пептострептококки и бифидобактерии. Экспериментаторы заметили, что по составу микробного следа можно было определить пол человека. Так, например за единственной в группе женщиной тянулся след с повышенным содержанием лактобактерий. Это были результаты первого декабрьского эксперимента.

Эксперимент № 2. После первого эксперимента у группы Джеймса Мёдоу появилось новое желание. И поэтому в 2013 году был проведён второй апрельский эксперимент. Целью которого стало выяснение того, на сколько каждое облако индивидуально? Во втором эксперименте участвовало 8 человек. В результате в каждом из восьми случаев исследователи могли идентифицировать микробный след каждого участника. Учёные пришли к выводу, что микробы, содержащиеся в воздухе, были характерными и одинаковыми. Но вот соотношение их для каждого участника было абсолютно разным. В ходе второго апрельского эксперимента человек находился в комнате один, по схеме: 90 минут – перерыв – 90 минут – перерыв – 90 минут. Каждый раз, когда человек покидал помещение, учёные входили туда в стерильной одежде и брали пробу воздуха и делали смывы с поверхностей пола, стен и мебели. Всего было собрано 312 проб, в которых исследователи смогли идентифицировать несколько тысяч видов бактерий и более 14 миллионов их разных комбинаций.

Результаты экспериментов. Ведущий автор исследования Др. Джеймс Медоу, комментируя результаты исследования, сказал: «Мы конечно ожидали, что микробное облако можно будет обнаружить. Но мы были очень удивлены, увидев, что анализ облака позволяет установить личность человека». Таким образом был получен микробный воздушный паспорт, индивидуальный для каждого человека. Микробное облако с этого момента стало считаться составной частью общей микробиоты человека. Его неотъемлемой частью. И с этого момента появилась необходимость учитывать это микробное облако при анализе здоровья человека. Таким образом, начиная с 2013 года научное общество уверенно осознаёт, что вокруг тела каждого человека функционирует индивидуальное микробное облако. Облако живых микроорганизмов, влюблённых в человека. Наши тела являются домом примерно для 100x10¹⁸ (100 триллионов) микробов: бактерий, вирусов, грибков. Это количество учитывает также микробов, образующих облако вокруг человека. Любой человек оставляет следы своих микробных сообществ на поверхностях. В ходе экспериментов было установлено, что микробы человека, ушедшего из комнаты, также оставляют свои следы в воздухе комнаты. Если в комнате побывал индивидуальный микробиом, то его персонализированное микробное облако обязательно оставляет свой микробный сувенир. И эти следы можно обнаруживать с помощью приборов. Во время эксперимента учёные просили людей сидеть на стуле в маленькой стерильной комнате, и брали образцы из воздуха в метре от тела, брали образцы с поверхности пола, чтобы поймать упавших микробов. Анализируя далее бактериальную ДНК, учёные находили много микробных клеток, которые обычно живут на коже или во рту, в носу или в кишечнике, а в случае женщин, и во влагалище. То есть микробиом каждого человека «сбрасывал с себя» характерные микробы, оставлял следы на полу. Девять микробиомов облака из 11 человек, учёными были квалифицированы как оригинальные персональные микробные комбинации.

Иллюстрация является художественно работой автора книги

Важный вывод. Если раньше мы считали, что микробная инфекция передаётся в основном воздушно-капельным путём, то после открытия микробного облака нам стал понятен ещё один способ заражения, который мы пока знаем недостаточно. Но уверенно можно говорить, что микробные облака больных людей могут передавать болезни другим людям. И если вы хотите передать свою заразу вашему соседу, то вам необязательно откровенно чихать на него, достаточно допустить его в своё микробное облако. Здесь речь идёт о перекрёстном инфицировании, о взаимном обмене микробами из облаков разных людей. А если знать величину радиуса такого облака, которая вероятно может достигать от 1 метра до 50 метров, то становится неочевидной необходимость использования защитных лицевых масок и перчаток для рук во время пандемии. Маска и перчатки не играют большой роли в защите человека от инфекции. Маска является лишь защитой окружающих людей от слюней чихающего. Перчатки укрывают лишь малую долю кожного покрытия, которое контактирует с облаком другого человека. Результаты обнаружения микробных следов на поверхности или в воздухе могут рассматриваться как доказательство для судебно-медицинской экспертизы. Они помогают определять связь подозреваемого с местом преступления через остаточный микробный след. Именно так считает каждая собака-нюхач, которая точно различает именно оставленные микробные следы. После первого эксперимента Джеймс Медоу сказал, что результаты исследований его группы являются лишь первым шагом. Во время эксперимента волонтеры просидели в комнате до 4 часов, но на самом деле – считает Джеймс Медоу, – человек может провести «на месте преступления» всего несколько мгновений, и он, вероятно, уже оставит после себя микробный след.