Мартин Блейзер - Жизнь после антибиотиков. Чем нам грозит устойчивость бактерий к антибиотикам и нарушение микрофлоры
Во всем животном мире матери при рождении передают своим детям микробов. Разные виды головастиков получают специфические кожные бактерии от матерей-лягушек, хотя все живут в одном пруду с одним и тем же бактериальным составом. Куриные яйца получают посев микробов из мешочка рядом с прямой кишкой матери-курицы. А дети млекопитающих в течение тысячелетий получают первые микробные популяции, проходя через влагалище матери. Эта передача – критически важный аспект младенческого здоровья и у людей. Но сейчас он в большой опасности.
За последние сто пятьдесят лет деторождение сильно изменилось. Да, роды стали намного безопаснее, чем когда-либо раньше. Оборудование роддомов помогает справиться со многими проблемами, от которых в старину умерло бесчисленное множество младенцев и рожениц. Но вместе с этим невероятным прогрессом пришла и безмолвная угроза, которую мы стали понимать только сейчас. Распространение кесарева сечения и избыточное применение антибиотиков для лечения женщин и новорожденных изменяют состав микробиома, который матери передают детям.
Во время любой беременности микробы играют тайную роль. Например, вам когда-нибудь было интересно, почему женщины набирают больший вес, чем можно объяснить размерами плода и плаценты? Ответ – благодаря бактериям.
Кровь матери несет питательные вещества, кислород и определенные антитела к плоду через плаценту. Обратно через кровь возвращаются отходы жизнедеятельности плода и углекислый газ, которые выводятся наружу органами матери. Насколько нам известно, в матке обычно бактерий нет. Она считается абсолютно стерильной средой, хотя сейчас даже эту медицинскую догму ставят под сомнение{92}. Впрочем, мы знаем, что на такой ранней стадии жизни некоторые инфекции, например краснуха и сифилис, могут натворить дел.
С ростом плода у женщины растут груди и матка. В то же время, незаметно для нас, стартует движение микробов в пищеварительном тракте. Во время первого триместра некоторых видов бактерий становится в избытке, а других – заметно меньше. В третьем триместре, незадолго до родов, происходят еще более значительные изменения. Все процессы, в которых участвуют десятки и сотни видов бактерий, не случайны. У десятков женщин, которых исследовали{93}, бактериальный состав менялся одинаково. Значит, микробы готовятся к чему-то важному, словно являются частью адаптивного свойства, которое помогает пережить беременность и подготовиться к родам.
Несколько лет назад доктор Рут Лей, молодая женщина-ученый из университета Корнелла, только что родившая ребенка, решила изучить данный процесс в лаборатории. Одна из главных биологических проблем беременности – матери приходится кормить одновременно двоих. Ей нужно искать способы накопления и мобилизации энергии и оптимального разделения ее между собой и ребенком. Рут выдвинула гипотезу, что женщине, возможно, помогают кишечные микробы, реорганизуя обмен веществ таким образом, чтобы он приносил пользу плоду.
Команда Рут использовала безмикробных мышей, рожденных и выращенных в стерильных условиях, чтобы исследовать роль кишечных бактерий во время беременности. Животные свободны от любых бактерий и, насколько удается удостовериться, от вирусов и других микроорганизмов, так что они помогают ученым начать каждый эксперимент с чистого листа. Мыши живут в пластиковых шарах. Но ученые могут в любой момент прервать безмикробное состояние, посеяв любые необходимые микробы – один вид, сразу несколько или целое сообщество из организма другой мыши или даже человека. Многочисленные исследования показали, что человеческие микробы могут обосноваться в новом носителе, а мыши переживут подобную «пересадку». Подобные грызуны становятся своеобразными гибридами: мышиное тело и гены, но огромное количество человеческих микробов.
Рут захотела узнать, что получится, если взять микробов из кишечника беременных женщин и ввести их в кишечник безмикробных мышей. Ее команда сравнила два варианта трансплантатов: фекальные микробы, полученные во время первого и третьего триместров. После посева Рут стала наблюдать, как будут расти животные. Всего через две недели разница была очевидной. Мыши, получившие микробы третьего триместра, набрали больше веса, у них был выше уровень сахара в крови по сравнению с теми, что получили микробы первого триместра.
Если распространить результаты на людей, получается, что многие физиологические и патологические свойства беременности контролируются, по крайней мере частично, микробами, которые обитают в матери и эволюционируют, чтобы помочь ей и себе. Когда во время беременности возникает недостаток еды – так в истории человечества бывало часто, – микробы изменяют обмен веществ женщины, чтобы она получала из пищи больше калорий. И таким способом повышают вероятность появления следующего поколения, которое станет для них новым домом.
Получается, изменениями микробного состава можно отчасти объяснить лишние килограммы, повышенный сахар или глюкозу в крови. Все логично: матери запасают больше энергии, чтобы оптимизировать шансы детей на успешную жизнь.
Одно из последствий этого процесса – развитие у некоторых так называемого сахарного диабета беременных: они не могут справиться с лишним весом без вреда для организма. По большей части болезнь проходит в легкой форме и исчезает сама собой через несколько недель после родов. Некоторым не так везет, и диабет протекает тяжелее. Но для них эксперимент Рут – хорошая новость: когда-нибудь, наверное, мы научимся манипулировать кишечными микробами беременных женщин, чтобы оптимизировать процесс запасания энергии и справиться с диабетом. Например, восстановить собственную микрофлору из первого триместра или, может быть, пересадить микробов от женщин, у которых вообще не было подобного диабета. Или давать матерям пребиотики – пищу, специально подобранную для питания микробов, обитающих в организме. Эти исследования открывают целый мир новых возможностей по обеспечению чуть большей безопасности беременности.
* * *Пока микробы в кишечнике матери запасают энергию, другая популяция микробов – во влагалище – тоже начинает меняться. Все готовятся к рождению ребенка. Как уже говорилось ранее, женщины детородного возраста носят в себе бактерии, в основном лактобациллы, которые делают среду кислой. Она надежно защищает организм от опасных бактерий, которые боятся кислоты. Кроме того, лактобациллы имеют могучий арсенал молекул, сдерживающих или убивающих другие бактерии.
Во время беременности они процветают и доминируют, вытесняя других обитателей и непрошеных гостей. А все потому, что готовятся к главному событию – родам, которые по большей части происходят на 38-й или 39-й неделе. Пока не известно, что именно запускает этот процесс: почему одна женщина может родить на две недели «раньше», а другая – на неделю «позже». Я лично подозреваю, что и здесь поучаствовали микробы.
Когда отходят воды, по влагалищу проносится поток жидкости, подхватывая бактерии и вымывая их на бедра женщины. Лактобациллы быстро колонизируют кожу{94}. Ребенок же по-прежнему находится в утробе и готовится к выходу. По ходу родов схватки усиливаются, заставляя шейку матки полностью раскрыться. И у роженицы, и у младенца выделяется множество гормонов, в том числе адреналин и окситоцин.
Какими бы ни были роды, быстрыми или медленными, стерильный ребенок вскоре вступает в контакт с лактобациллами из влагалища. Эластичное, как перчатка, влагалище касается всех покровов новорожденного, охватывая мягкую кожу. В это время и происходит передача микробов. Детская кожа играет роль губки, впитывая их. Головка лежит лицом вниз и повернута к спине матери, чтобы четко вписаться в родовой канал. Первая жидкость, которую всасывает ребенок, содержит микробы матери, в том числе небольшую часть фекальной массы. Роды – не антисептический процесс, но они проходят подобным образом уже 70 миллио нов лет, со времен появления первых млекопитающих.
Родившись, ребенок инстинктивно тянется ртом, полным лактобацилл, к груди матери и начинает сосать молоко. Взаимодействие отлажено идеально: лактобациллы и другие бактерии, производящие молочную кислоту, разлагают лактозу, основной молочный сахар, и вырабатывают из нее энергию. Первой пищей ребенка становится молозиво, содержащее защитные антитела. Тщательно продуманная последовательность действий, включающая в себя влагалище, ребенка, рот, грудь и молоко, гарантирует, что среди первых бактерий в кишечнике новорожденного окажутся виды, способные переваривать молоко. Они вооружены собственными антибиотиками, которые мешают конкурирующим, возможно, опасным бактериям, колонизировать кишечник новороженного. Лактобациллы, доминирующие во влагалище матери незадолго до родов, становятся «фундаментом» для микробных популяций [8], которые приходят вслед за ними. Теперь у ребенка есть все, чтобы начать независимую жизнь.
