Если бы можно было взвесить все бактерии, находящиеся в одном человеке, мы бы получили массу весом больше килограмма. Плотность крошечных жителей на теле человека и внутри него колоссальна — они охотно селятся в носоглотке, кишечнике и на предплечьях, живут однородными колониями в подколенной ямке и "многонациональными" сообществами на спине и между пальцами ног. Для них важны климат и питание, предоставляемые тем или иным участком человеческой кожи, но заселившись, они "возделывают" свой участок, не пуская на него чужие и, возможно, более патогенные микроорганизмы.
Простейшие организмы появились на нашей планете задолго до нас, они умеют адаптироваться к любой среде, выживают даже среди арктических льдов и термальных источников, но у человека с микробами в процессе эволюции сложились особые отношения. В обмен на выделения сальных желез и секретов эпителия бактерии с помощью собственных метаболитов, то есть продуктов жизнедеятельности, обеспечивают жизненно важные процессы в организме человека.
— Настолько важные, что ученые определяют микрофлору как отдельный человеческий орган со своими функциями,— говорит Александр Дубинин, старший научный сотрудник Российского центра колопроктологии.— Для сравнения представьте себе, что биохимия микрофлоры приблизительно сопоставима с биохимией мозга человека.
От джунглей до пустыни
Конечно, ученые и раньше имели представление о том, что на нашей коже толпятся тысячи бактерий. Но четкого описания — кто, где, постоянно или временно и с какими целями живет — не было. Идея создать карту расселения бактерий на поверхности человеческой кожи пришла в голову генетику Юлии Шегре из Национального института изучения генома человека в Бетесде (США), когда она размышляла над созданием контрольной бактериальной группы при проведении исследований таких заболеваний, как экзема, дерматит или псориаз.
— Вообще-то определить особенности микрофлоры любого человека несложно,— говорит Юлия Шегре.— Достаточно опустить ваш палец в питательную среду, и за пару дней в чашке Петри прорастут бактерии колониями из беловато-желтых кружочков. Тогда-то микробиолог и узнает все о ваших постоянных сожителях. Но этот метод хорош только для поиска уже известных микробов, так как для каждого посева приходится подбирать подходящую питательную среду. Но нам хотелось узнать про "новые поселения" редких микроорганизмов, о том, какие из них могут мирно сожительствовать друг с другом, но для подобных исследований этот метод был неприемлем.
И тогда микробиологи обратилась к генетике. С 20 точек на коже 10 участников ученые смогли выделить и полностью изучить 112 283 рибосомальных РНК. Эти 20 точек исследователи условно разделили на три группы, микрофлора которых, по мнению самих авторов, различается так же, как джунгли и пустыни. Всего удалось обнаружить 205 видов, представляющих 19 родов. Основных — четыре вида. Если эту "перепись населения" представить в процентах, получается такая картина: 51,8 процента — вид Actinobacteria, используемый в лабораторных условиях для получения антибиотиков, 24 — вид Firmicutes, к которому относятся и полезные молочнокислые бактерии, и патогенные клостридии, и даже возбудитель столбняка, еще 16,5 — вид Proteobacteria, настоящие "нарушители спокойствия", ответственные за такие болезни, как, например, язва желудка, менингит или гонорея, наконец, 6,3 процента — Bacteroidetes — симбионты кожи и кишечника, которые также часто становятся причиной различных заболеваний при резком снижении иммунитета.
Расселения по точкам тела происходит исходя из "вкусовых предпочтений" микроорганизмов. Так, сальные железы лица, кожи головы, груди и спины обеспечивают питанием Propionbacterium acnes, которая может проявляться черными точками угревой сыпи, если вдруг начнет слишком сильно размножаться.
— Через полгода мы повторили забор материала,— рассказывает Юлия Шегре,— и обнаружили, что состав микромира на нашей коже достаточно постоянный. Отличается скорее изменчивость некоторых участков кожи, тех, которые регулярно контактируют с чужой микрофлорой.
Причем самым представительным участком оказалась, как ни странно, не подмышка и даже не пах, а сухая ладонная сторона предплечья — здесь ученые обнаружили аж 44 вида бактерий. Зато меньше всего микроорганизмов за ушами — здесь обитает всего 15 видов. Причем на плотность расселения микроорганизмов не влияют даже такие факторы, как возраст, пол, род деятельности и рацион.
Новоселье в день рождения
— Что мы знаем о микробах в человеческом организме? На самом деле очень мало. Это для нас все еще terra incognita,— говорит Игорь Бочков, заведующий лабораторией клинической микробиологии и микробной экологии человека Центрального НИИ эпидемиологии Роспотребнадзора.— Больше всего, конечно, их находится в кишечнике, на сегодняшний день известно 450 видов кишечных микроорганизмов. Но не все бактерии мы можем вырастить в чашке Петри — бывает, электронный микроскоп определяет новый микроорганизм, а адекватная питательная среда в лаборатории еще не разработана. В целом же микрофлора человека состоит из двух больших групп: характерная, или, если говорить языком ученых, облигатная, то есть свойственная человеку, и транзитная. Транзитная — та, которая характерна для человеческой популяции, но не обязательно присутствует у конкретного индивида в данный момент времени. Бактерии этой группы не нужны для работы организма, но из ее сочленов как раз и формируются условно-патогенные организмы.
— Какие конкретно функции выполняют те или иные бактерии? Например, известно, что защитные, пищеварительные...
— Вот вы сейчас "пристегиваете" микроорганизмы к человеку. А они между тем мало заботятся о человеке. И вовсе не для "хозяина" стараются. Просто живут таким образом, что эта жизнедеятельность полезна и выгодна обоим. Конечно, если те или иные бактерии заселили участок, они не пустят чужаков. И в этом будет состоять защита.
Заселение человека микробами происходит во время рождения. Слизистые оболочки матери, руки акушерки, пеленки — первые несколько дней жизни микроорганизмы хаотично распределяются на коже и слизистых оболочках младенца и отражают состав флоры, окружающей новорожденного. "Новоселье" микробов сопровождается яростной борьбой — победители будут окучивать различные участки тела внутри и снаружи, формируя свойственную взрослому организму микрофлору, и получат "пожизненную прописку у хозяина".
Основные факторы, которым подчиняются микроорганизмы при расселении на коже,— это pH, влажность кожи, выделение кожного сала и пота. Если говорить об организме в целом, то, например, в полости рта взрослого человека обитает до 200 различных бактерий и они создают неоднородную среду. Зато уже в пищеводе бактерий на порядок меньше — считается, что сюда попадают лишь "транзитные" микробы изо рта и носоглотки. И уж совсем небогата микрофлора желудка — из-за высокой кислотности здесь выживают только кислоустойчивые хеликобактеры, стрептококки, лактобациллы да стафилококки. Соотношение тех или иных бактерий в микрофлоре желудка зависит от потребляемой пищи.
— Но человек же не полностью заселен микроорганизмами?-- спрашиваю Алексея Бочкова.— Наверняка ведь где-то есть и стерильные участки?
— Кровь, сердце, печень, почки считаются стерильными. Если бактерии проникают в кровь — начинается сепсис. Однако мы не все можем обнаружить, может, там что-то и есть. Но если организм здоров, он быстро уничтожает "перебежчиков", оказавшихся в крови.
Как с ними договориться
Чтобы понять, как именно работает микрофлора, ученые решили вырастить специальных SPF-животных (Specific pathogen free), то есть стерильных, абсолютно свободных от всех патогенных микроорганизмов.
— Для этого у свиноматки, к примеру, с помощью кесарева сечения изымается плод и помещается в специальную камеру, куда подаются стерильный воздух через специальные шлюзы и стерильное питание,— рассказывает Игорь Алексеевич.— Затем, когда детеныш подрастет, его по специальной технологии переведут в среду, насыщенную полезными микроорганизмами.
Выяснилось, что без патогенных микроорганизмов животные куда лучше себя чувствуют. Даже раны заживают быстрее, чем у их "грязных" сородичей. И ученые не теряют оптимизма, что когда-нибудь им удастся "стерилизовать" весь мир, избавившись от патогенных микробов, и оставить с нами только полезные. Ну или хотя бы сконструируют искусственную "умную" бактерию, которой можно будет доверить охрану нашего хрупкого внутреннего мира от непрошеных чужаков. Но пока это светлое будущее остается недостижимой утопией, нам приходится жить в реальном мире в соседстве с целым миром бактерий. И сегодня медики уверены, что просто уничтожить какую-то часть микроорганизмов в организме человека и вылечить пациента — это совершенно разные вещи. А потому и колеблются: то ли антибиотик прописать, то ли кефир с бифидобактериями назначить на завтрак, обед и ужин. Или и то и другое сразу, чтобы разом навести порядок в разбушевавшемся микромире.
— Если рассматривать микрофлору как отдельный орган, нужно также учитывать, что этот орган обладает способностью к саморегуляции,— говорит Александр Дубинин.— Проще говоря, микробы сами восстановят равновесие и в своих колониях, и в нашем организме, если мы будем содержать свой организм, то есть их дом, в порядке.
