Люди различаются не только по группам крови, но и по составу кишечной микрофлоры.

В начале 20 века ученые обнаружили, что каждый человек принадлежит к одному из четырех типов крови. Теперь они открыли новый способ классификации человечества — по бактериям. Согласно исследованиям, все мы имеем одну из трех экосистем в нашем кишечнике.

Все исследования проводились в рамках международного проекта»Микробиом человека» (Human Microbiome Project — HMP).

Генетический анализ образцов из различных областей тела выявили разнообразные и динамичные сообщества микробов (микробиомы), населяющих не только кишечник и области, подверженные воздействию внешнего мира, но и части тела, которые, как предполагалось, были свободны от микробов. «Нет ткани в организме человека, которая была бы абсолютно стерильной, в том числе репродуктивные ткани и, если на то пошло, еще не родившийся ребенок не является стерильным», говорит биолог университета Вандербильта Set Bordenstein.

Эти микробные сообщества (наша внутренняя фауна), вероятно, играют ключевую роль в здоровье человека и его болезнях.

Так как микрофлора пищеварительного тракта является наиболее представительной, ученые исследуют её в первую очередь. Здесь живет такое множество бактерий, что для их описания существует термин – кишечный микробиом (кишечная микрофлора). В этой экосистеме различные типы микробов выполняют разные задачи, поэтому их количество меняется в зависимости от особенностей среды обитания.

Каждый человек является хозяином тысячи различных видов микробов. Тем не менее,  ученые классифицировали только три различные экосистемы в кишечнике людей. При этом они отмечают, что сочетание микробов не является случайным.

Как были идентифицированы энтеротипы?

Jeroen Raes, ученый из Института биологии в Брюсселе, и его коллеги проанализировали ДНК в фекалиях людей из Японии, Дании, США, Франции и Испании. Путем сравнения последовательностей ДНК для 1500 бактериальных и других видов, они исключили все ДНК человека и идентифицировали многие бактерии, для которых средой обитания является человек.

Ученые из Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) в Гейдельберге (Германия)  впервые использовали образцы стула для анализа кишечной флоры лиц с трех разных континентов (Европа, Азия и Америка). К своему удивлению, они обнаружили, что в зависимости от преобладания того или иного вида бактерий в кишечнике людей можно разделить на 3 различных типа кишечной микрофлоры (3 энтеротипа), и эта комбинация микробов далеко не произвольная.

Как и в случае с группами крови, исследователи не могли найти связь с образом жизни, генным профилем, полом, весом и национальностью. Они обнаружили, что люди из Японии и Франции, к примеру, могут иметь более подобные друг другу экосистемы, чем со своими соотечественниками. Ученые пока не знают, почему формируются эти различные энтеротипы, но полагают, что они могут быть связаны с различиями в том, как разные иммунные системы различают «дружественные» и вредные бактерии.

Также одним из возможных объяснений является то, что кишечник, младенцев случайным образом колонизируется различными видами микробов.

Еще одним объяснением является отрезок времени, который требуется для пищи, чтобы пройти через нашу пищеварительную систему. Если она идет медленно, это предоставляет возможности для роста более разнообразных видов.

В настоящее время ученым удалось определить, что количество микроорганизмов, участвующих в разрушении углеводов в кишечнике пожилых людей больше, чем у молодых. Вероятно, это связано с тем, что с возрастом организм становится менее эффективными при обработке этих питательных веществ, поэтому для своего выживания в кишечнике человека, бактерии берут на себя эту задачу, а, следовательно, увеличивается их численность.

Что представляют из себя эти три экосистемы?

Исследователи назвали их Bacteroides, Prevotella и Ruminococcus. Они отражают виды, которые преобладают (доминируют) в каждой из трёх экосистем. Энтеротипы различаются по эффективности в переработке пищи, синтезу витаминов и другим показателям. Они формируются как следствие особенностей метаболизма микроорганизмов, входящих в сообщество.

Энтеротип 1. Кишечная экосистема Бактероиды (Bacteroides).

Состоит в основном из бактерий, которые получают бóльшую часть своей энергии путем ферментации сахаров и белков. Бактероиды не образуют спор, но могут образовывать капсулы. К этому энтеротипу принадлежат лакто- и бифидобактерии.

Это анаэробные бактерии, наиболее типичные нормальные обитатели кишечника человека, составляющие около половины всей его микрофлоры. Различные штаммы бактероидов появляются у человека уже через 10 дней после рождения, а основным местом их обитания является толстая кишка. Бактероиды находятся в полостных органах человека, которые связаны с внешней средой, но у здоровых людей они отсутствуют в брюшной полости и стерильных внутренних органах.

Энтеротип 1 в большей степени характерен для людей, употребляющих большее количество мясной пищи (белка) и жиров животного происхождения, т.е. преимущественно для западной диеты.

Бактероиды являются сахаролитическими микроорганизмами, но они также способны к ферментации протеинов. Основными продуктами брожения являются янтарная, уксусная, молочная и изовалериановая кислоты.

Бактероиды являются одними из важных видов в кишечнике человека, т.к. они обеспечивают организм питательными веществами и подавляют патогены. Бактероиды являются антагонистами шигелл, сальмонелл и некоторых видов эшерихий. Бактероиды активно метаболизируют углеводы, что снижает риск ожирения.

Энтеротип Бактероиды включает более высокую долю бактерий, которые производят большое количество витаминов С, В2, В5 В7 (биотин).

Бактероиды оказывают положительное воздействие на здоровье людей, т.к. они разрушают опасные токсины в пище, а также ферментируют около 15% от калорийности употребляемых продуктов, и их метаболизм помогает пищеварению.

Однако существуют и отрицательные последствия воздействия Бактероидов на человека,  когда они выходят за пределы толстой кишки в окружающие ткани и органы.

Они могут вызывать различные гнойно-воспалительные заболевания после травм и операций, при иммунодефиците или онкопатологии. Это может быть перитонит, сепсис, абсцессы, эндокардит, тонзиллит, эндометрит, аднексит, хронические упорно протекающие простатит и уретрит, пародонтоз и др. Бактероиды являются причиной  более чем 50% всех внутрибрюшинных анаэробных инфекций.

В связи с тем, что анаэробное культивирование является трудным процессом, а значит и высокой стоимостью исследования, бактероиды во многих лабораториях при анализах не определяются.

Энтеротип 2 . Кишечная экосистема Превотелла (Prevotella).

Содержит большое количество микробов, которые черпает энергию при биодеградации муцинов и гликопротеидов слизи. Это анаэробные неспороносные бактерии.

Превотелла входит в состав нормальной микрофлоры полости рта, верхних респираторных путей, влагалища, желудка здоровых людей (в том числе инфицированных Helicobacter pylori) и ряда других органов.

Энтеротип 2 в большей степени характерен для людей, употребляющих большее количество растительной пищи, особенно клетчатки и углеводов, что более распространено в аграрных обществах.

Доминированию вида Превотелла благоприятствует диета богатая углеводами. Превотелла специализируются на переваривании сахара, производстве витамина В1 и фолиевой кислоты.

Отрицательным воздействием Преволетта является то, что в процессе жизнедеятельности они способны разрушать защитный слизистый покров, вызывая его деградацию, что предрасполагает к дефектам слизистой оболочки кишечника.

Энтеротип 3. Кишечная экосистема Руминококки (Ruminococcus).

Руминококки играют ключевую роль в высвобождении энергии из пищевых крахмалов. Они также способны разлагать муцины и расщеплять целлюлозу.

Руминококки являются одним из видов, отвечающих за усвоение растительных полисахаридов.

Руминококки улучшают всасывание углеводов и помогают клеткам поглощать сахар, поэтому с этим энтеротипом связано более частое развитие ожирения, но более низкая частота развития рака кишечника вследствие повышенного образования бутановой (масляной) кислоты. Она является основным энергетическим материалом для кишечных клеток, улучшает общее состояние ворсинок кишечника, помогает перевариванию пищи и всасыванию питательных веществ, повышает иммунологическую функцию.

Масляная кислота проявляет противораковое и противовоспалительное действие, препятствует развитию и обострению заболеваний толстого кишечника (язвенный колит, злокачественные новообразования и др.), влияет на аппетит, предупреждает развитие окислительного стресса. Является безопасной альтернативой антибиотикам. Создавая кислую среду, масляная кислота создаёт неблагоприятные условия для жизни и развития условно-патогенной микрофлоры. Уменьшает колонизацию кишечника такими бактериями как эшерихии, сальмонеллы, клостридии.

Вывод:

В отличие от групп крови, которые не меняются на протяжении всей жизни, энтеротип может изменяться. Рацион человека является решающим фактором в формировании энтеротипа. Один энтеротип будет доминировать над другим в зависимости от диеты. У тех людей, которые в больше степени употребляют растительную и углеводную пищу, будет преобладать микроорганизмы Prevotella, а у людей больше употребляющих белковой и жирной пищи будет доминировать Bacteroides. Переход с продуктов животного происхождения на растительные продукты приводит к изменению энтеротипа. Однако только  долгосрочные диеты могут оказать на него влияние, при временной смене диеты энтеротип не меняется.

Почему важно изучать энтеротипы?

• Ваш энтеротип может когда-нибудь рассказать медработнику о вас больше, чем даже собственный генетический профиль. В конце концов, ваши гены только 1% от того, что вы носите в себе.

• «Исследования микробиома могут открыть широкие возможности для предотвращения ряда заболеваний, от ожирения и диабета до рака желудочно-кишечного тракта», считает доктор Актипус.
• Различия в типах микроорганизмов могли бы объяснить различия в нашей способности переваривать пищу и противостоять болезням, а также реагировать на лекарства.
• Знание энтеротипа позволяет предположить, каким заболеваниям подвержен человек. При диагностике или прогнозировании появления у пациента конкретного заболевания, врачи могли бы искать причины не только в организме пациента, но и в бактериях, которые в нем живут.
• Вероятно, можно будет назначать лечение, адаптированное к типу кишечника пациента, чтобы обеспечить наилучшие результаты.
• Недавно проведенные исследования установили связь между изменениями кишечной микрофлоры и такими распространенными заболеваниями как ожирение, аллергия, диабет, дисфункция кишечника, болезнь Крона и даже такими заболеваниями как аутизм, шизофрения и депрессия. Ученые обнаружили, что люди с астмой, экземой или ожирением имеют другой набор микробов, чем у здоровых людей и у лиц с нормальным весом. Исследователи нашли связь между ожирением и обилием бактерий, которые извлекают энергию из пищи для своих собственных нужд. Сколько открытий ещё впереди?
• Бактериальные гены могут в один прекрасный день быть использованы, чтобы помочь диагностировать, лечить и прогнозировать течение такого заболевания, как колоректальный рак.
• Врачи могли бы использовать энтеротипы, чтобы найти альтернативу антибиотикам, которые становятся все более и более неэффективным.Вместо того чтобы пытаться уничтожить болезнетворные бактерии, которые нарушили экологический баланс кишечника, можно попытаться обеспечить поддержку для хороших бактерий.