Микроботы

Фраза о том, что в нашем организме живет много существ, звучит диковато для обывателя. Однако когда доходит до проблем с пищеварением, люди спокойно пьют бифидок, и их не пугает, что они увеличивают популяцию бактерий в своей пищеварительной системе. Наоборот, это их весьма радует, потому что с появлением бактерий уходят боли при употреблении пищи и другие проблемы деятельности желудочно-кишечного тракта.

Однако бактерии, конечно, живут не только в кишечнике. Ученые университета Колорадо составили первый в мире атлас распространения бактерий по человеческому телу. Их работа опубликована в Science Express. Составленная карта отражает разнообразие видов бактерий, а также их локализацию в различных частях человеческого тела, где они содействуют реализации определенных физиологических функций.

Исследование распределения микроорганизмов по человеческому телу проводилось на девяти здоровых пациентах-добровольцах. Для составления карты человеческое тело было условно разбито на 27 сегментов. Среди них волосяной покров головы, слуховой проход, ноздри, рот, нижняя часть кишечного тракта, 18 различных участков кожи от передней части лба до подмышек, предплечий, ладоней, указательного пальца, пупа, тыльной стороны пальцев ног и подошв. Целью комплексного микробиологического анализа было детально описать нормальный бактериальный фон, чтобы потом, отталкиваясь от этих данных, наблюдать его отклонения при болезнях и совершенствовать методы лечения, руководствуясь этими данными. К своему удивлению, в группе здоровых людей ученые обнаружили очень большие отличия в бактериальных сообществах каждого отдельного испытуемого.

Всего на человеческом теле и внутри него прописаны около 100 трлн микробов. Их совместное действие обеспечивает нашим системам жизненно важные функции, такие как правильная работа иммунной системы, эффективное усвоение ключевых пищевых продуктов и устойчивость к внешнему воздействию скрытых микробиологических патогенов.

Для анализа использовались приборы определения последовательности ДНК последнего поколения, а также было разработано специальное программное обеспечение. У испытуемых четыре раза в течение трех месяцев брали небольшие пробы ткани со всех исследуемых сегментов тела. За час до этого они принимали душ. После этого ДНК бактерий выделялась из полученных мазков. Специфические гены бактериальной РНК затем подвергались амплификации. После подготовительных процедур проводилась полная расшифровка ДНК образцов.

Выяснилось, что волосы, ноздри и слуховые проходы являются местом обитания самого широкого круга разнообразных бактерий. Пестрый зоопарк наблюдается и в нижней части кишечника. Большим разнообразие характеризуются и обитатели предплечий, ладоней, указательных пальцев, тыльной стороны локтя и подошв ног. Сходные бактерии обитают на подошвах и подмышках – оба этих участка кожи обычно недоступны свету и увлажнены.

Полость рта является обиталищем малого количества видов бактерий, причем у разных людей жители этой части тела почти не различаются. Участки кожи человека не одинаковы по бактериальному фону. Обитателей кожи можно разделить на «головную группу» (она включает лоб, нос, уши и волосы) и «нижнюю группу» (торс и ноги).

Дополнительно ученые провели эксперимент с «бактериальной трансплантацией». Предплечье и лоб одного из испытуемых были обработаны бактерицидным средством, после чего на эти участки кожи привили бактерии с языка. Временная эволюция привитых сообществ показала, что для этих бактерий среда предплечья более выгодна, чем среда лба. Возможно, это связано со степенью жирности кожи. Ранее ученые уже пытались составить аналогичную карту, однако она была куда менее подробной и детальной.

Полученные данные поставили перед учеными ряд новых вопросов. Им предстоит выяснить, почему у схожих здоровых людей сильно отличается бактериальный фон, является ли этот фон врожденным свойством человека или он приобретается с годами.

Для ответа на второй вопрос микробиологи планируют последовательно обследовать новорожденного младенца в течение длительного периода его жизни – с момента измерения роста и веса до взросления. Так можно получить изменяющуюся во времени карту распределения микробов.

Кроме того, получение карты нормального распределения микробов может помочь в правильном применении антибактериальной терапии. При наличии такой карты могут быть разработаны антибиотики, которые борются не со всеми присутствующими микробами, а лишь с лишними, отличающимися от нормального фона.