Співжиття людини з бактеріями будується на взаємовигідних умовах
Поживна середовищі МакКонкі (MacConkey) використовується для вирощування ізольованих колоній грамнегативнихбактерій, таких як E. coli, F. mortiferum, P. vulgaris. Для грампозитивних бактерій, таких як Clostridium perfringens, це середовище неприемлима. Фото: CDC / Dr. Gilda Jones
Нещодавно американські вчені під керівництвом доктора Вільяма Роберта Паркера (William Robert Parker) з медичного центру університету Дьюка (Duke University Medical Center) зробили цікаве відкриття. Вони довели, що апендикс, «мертвий» відросток кишки, який віддалений у значної кількості людей, все ж людині необхідний. Вчені повідомляють, що апендикс сприяє виробництву і регулює зростання величезного числа корисних бактерій нормальної флори кишечника. Особливо важливою ця функція стає при серйозних захворюваннях. Коли такі хвороби як холера або амебна дизентерія знищують нормальну флору, саме апендикс «перезапускає» травну систему.
Сотні видів бактерій постійно живуть всередині людського організму, складаючи так звану нормальну флору людини - тільки в шлунково-кишковому тракті налічують до чотирьохсот видів! Мікробіолог Керолін Богач (Carolyn Hovde Bohach) з університету штату Айдахо (University of Idaho) стверджує, що в нашому організмі кількість бактеріальних клітин раз в 10 більше кількості наших власних клітин. Однак через дуже маленьких розмірів бактерії значно програють в обсязі - мікроби становлять «всього-то» близько трьох кілограмів ваги дорослої людини. Шкіра і слизова оболонка здорової людини прямо таки кишать мікроорганізмами, переважна більшість з них складають бактерії, одна група яких є корисною, тобто істинно нормальної, а інша - умовно-патогенної. Типові представники умовно-патогенної групи - стафілокок і певні штами стрептокока. Склад нормальної флори залежить від безлічі факторів - віку. статі, способу життя. і може різко змінюватися на різних етапах життя організму-господаря.
Антоні ван Левенгук. Існує думка, що Джонатан Свіфт задумав написати «Пригоди Гуллівера» саме після знайомства з дослідами Левенгука. Ілюстрація: Project
Gutenberg
Загадкові «анімалькулі»
Прозорливі уми з давніх часів висловлювали неясні здогади про існування якихось дрібних, не видимих неозброєним оком істот, винних у поширенні хвороб. Але це були лише припущення. Відкрити світ мікроорганізмів пощастило голландському вченому-самоука Антоні ван Левенгук (Thonius Philips van Leeuwenhoek; 1632-1723). Ще в молодості він захоплювався виготовленням і шліфуванням оптичних стекол і досяг у цій справі такого майстерності, що його «мікроскоп» дозволив збільшувати зображення в 250-300 разів і відкрити людству світ дивовижних «анімалькулей» (лат. Animalculum - звірятко, маленький звір). Саме Левенгук вперше побачив еритроцити. сперматозоїди. інфузорії, описав будова очей комах і будова м'язових волокон. І головне - він першим розглянув і описав дрібні мікроорганізми, поклавши тим самим початок мікробіології. Химерний світ палочкообразной, спіралеподібних, кулястих мікроскопічних істот зі всілякими відростками і війками поглинув всю увагу дослідника. У 1680 році досягнення Левенгука визнали і вчені мужі, його обрали дійсним і рівноправним членом Лондонського королівського товариства.
У XIX столітті Луї Пастер (Louis Pasteur. 1822-1895) досліджував роль бактерій в ферментативном процесі, тобто перетравленні і переробки їжі. Роберт Кох (Heinrich Hermann Robert Koch. 1843-1910) створив методику культивування окремих бактеріальних штамів, що дозволило дізнаватися, чи є штам корисним або хвороботворним. Істинний прорив у вивченні взаємодії бактерій і людини зробив Ілля Мечников (1845-1916), відкривши фагоцитоз - захисну реакцію організму у відповідь на інфекцію. Мечников сформулював теорію, згідно з якою в організмі людини живе комплекс мікробів, що відповідають за імунітет і здатних боротися з патогенними видами мікроорганізмів.
У любові і гармонії
Бактерії і господар співіснують на взаємовигідних умовах: людина являє собою найбільш сприятливе середовище проживання для багатьох мікроорганізмів, які, в свою чергу, виконують ряд «зобов'язань» перед притулив їх людиною. Організм людини сам «вирощує» свою бактеріальну флору. Кишковий тракт здорового ембріона абсолютно стерильний. Під час і після пологів бактерії, що передаються від матері і оточуючих, починають заселяти кишечник новонародженого. В період лактації материнські молочні залози інтенсивно колонізуються бактеріями. І «асортимент» бактерій новонародженого швидко поповнюється. зокрема, оральними і шкірними бактеріями мами - при тісному контакті, ссанні грудей, ласки. Ряд бактерій, що купується дитиною в перші дні життя, створює умови у внутрішньому середовищі для подальшого заселення корисними видами, наприклад, біфідобактеріями. Материнське молоко містить чинники зростання для біфідобактерій, які домінують у малюків на грудному вигодовуванні. Флора малюків на штучному вигодовуванні спочатку більш різноманітна. Але після переходу на тверду їжу різниця стирається, а до другого року життя мікрофлора дитини схожа на мікрофлору дорослого.
Найбільше різноманітність бактерій нормальної флори можна спостерігати в шлунково-кишковому тракті. Також дуже важлива і різноманітна флора на шкірі, в дихальних шляхах, в піхву. Кров, внутрішні органи і слизові оболонки трахеї і бронхів здорової людини є стерильними. Дуже мало мікрофлори в шлунку через низький рівень кислотності і бактерицидних властивостей травних соків.
Бактерії Escherichia coli в спинномозковій рідині. Фото: CDC / Dr. M.S. Mitchell
Найактивніші бактерії - кишкові. Основні їх види - бактероїди (Bacteroides), клостридії (Clostridium), фузобактерии (Fusobacterium), еубактеріі (Eubacterium), румінококкі (Ruminococcus), пептококки (Peptococcus), пептострептококки (Peptostreptococcus) і біфідобактерії (Bifidobacterium). У менших кількостях присутні ешерихія (Escherichia) і лактобациллус (Lactobacillus). Бактероїди складають приблизно 30% «населення», що передбачає їх особливу значимість для господаря.
Бактерії верхній частині товстої кишки розщеплюють вуглеводи, а нижній - протеїни і амінокислоти. Без кишкової мікрофлори людина не могла б утилізуватися ряд полісахаридів, оскільки тільки бактерії містять деякі необхідні ферменти. До таких вуглеводів належать, наприклад, клітковина, деякі види крохмалів. лактоза, протеїни. а також слиз, що виробляється кишечником. За допомогою сахаролитической ферментації бактерії перетворюють такі вуглеводи в короткі уривки - коротколанцюгові жирні кислоти, які, в свою чергу, надають господареві корисну енергію, поживні речовини, вітаміни і сприяють їх адсорбції.
Організм людини регулює зростання певних видів бактерій за рахунок підтримки різного рівня кислотності в різних відділах слизової. Бактерії дуже чутливі до рН, підтримувати нормальну життєдіяльність вони можуть тільки при певному її рівні.
маленькі захисники
Нормальна флора забезпечує саморегуляцію свого складу і дуже важлива для імунітету. Зокрема, корисні бактерії знижують ризик захворювання на рак. запаленням кишечника і виразкою. Корисна флора вистилає епітелій шлунково-кишкового тракту, не даючи шкідливої флорі «прикріпитися». Крім того, рідна флора посилає сигнали господареві, скільки і яких речовин їй потрібно для життєдіяльності, і організм виділяє рівно стільки ресурсів, скільки потрібно, і негативним штамів просто не вистачає їжі для розмноження.
Серед речовин, які продукуються мікрофлорою, присутні також бактеріоцини - «рідні антибіотики», здатні знищувати шкідливі штами, не завдаючи шкоди корисним. Також корисні бактерії «навчають» імунні клітини, хто «хороший», хто «поганий», а хто просто нешкідливий. Тренуванням імунітету пояснюється парадоксальний ефект - люди, яке виросло в умовах низької санітарії, рідко страждають на запалення кишечника.
Бактерію Escherichia coli (E. coli) часто можна виявити в кишечнику людей і теплокровних тварин. Більшість штамів E. coli нешкідливі. Однак деякі штами, такі як, наприклад, ентерогеморрагічна E. coli (EHEC) можуть викликати важкі хвороби харчового походження. Так, до виникнення спалахів E. Coli O157: H7 може привести вживання в їжу таких продуктів, як не пройшли належну теплову обробку гамбургери, копчена салямі, непастеризований свіжовичавлений яблучний сік, йогурт, сир і молоко. Фото: CDC / Evangeline Sowers, Janice Haney Carr
При різних хворобах людини порушується баланс «корисних», «шкідливих» і «умовно шкідливих» мікроорганізмів, це і є дисбактеріоз. вельми поширені в наші дні. Особливо деструктивний вплив на бактеріальну флору надають антибіотики широкого спектру дії. Рівновага видів бактерій підтримується і за рахунок «поділу загальних ресурсів», а антибіотики сприяють зростанню вроджених шкідливих штамів, зокрема штамів, стійких до антибіотиків.
Крім того, нормальна флора шлунково-кишкового тракту руйнується не тільки при лікуванні хвороб, але і при споживанні м'ясних продуктів, отриманих від тварин, вирощених із застосуванням антибіотиків. У промисловому тваринництві технологія прискореного вирощування призводить до сильного спотворення нормальної флори молодняка, коли рівень лакто-і біфідобактерій мінімальний, але зате процвітають стафілококи, плісняві та дріжджоподібні грибки. Відповідно, хвороби, що супроводжуються розладами шлунка, є основною проблемою як тваринництва, так і ветеринарії. Застосування антибіотиків для лікування або запобігання захворювань, по суті, замикає коло: у флорі все більше переважають патогенні види, які до того ж поступово виробляють стійкість до антибіотиків. Виходить, що ми споживаємо м'ясо, нашпиговане антибіотиками і спотвореної флорою.
Прибуток
Найбільш вивчений і розвинений підхід до вирішення проблеми нормалізації флори - використання пробіотиків. Прибуток - це «живі» мікробні добавки для їжі, позитивно впливають на організм людини шляхом поліпшення балансу кишкової флори. Прибуток використовувалися століттями, а відкрив цей напрямок Ілля Мечников. Він вважав, що введення в кишковий тракт «здорових» бактерій здатне протидіяти інтоксикації. Мечников звернув увагу, що деякі народи з великою тривалістю життя - болгари, турки, вірмени - споживають продукти з бродіння молока. Ілля Ілліч вперше ідентифікував дві бактерії в цих кисло-молочних продуктах: Streptococcus thermophilus і Lactobacillus bulgaricus. Він вважав, що довголіття людини пов'язано з видаленням умовно-патогенних мікроорганізмів з кишечника і запропонував з цією метою заселяти кишечник болгарської молочно-кислої паличкою. В США. наприклад, і сьогодні кефір продається під назвою Buttermilk bulgarian style. Однак слід мати на увазі, що деякі бактерії не затримуються надовго в шлунково-кишковому тракті і є транзитними. Але це анітрохи не применшує їх корисного впливу.
Деякі виробники, крім стандартної закваски, додають в йогурт біфідобактерії (L.lactis, L.cremoris, L.diacetylactis, Leuconostoc spp. L.plantarum, L.casei, L.fermenti і ін.). Ці пробіотики мають високу активність і здатні протистояти збудникам шлунково-кишкових захворювань. Згубна активність цих бактерій обумовлена боротьбою за області прикріплення на слизовій оболонці різних відділів шлунково-кишкового тракту, крім того, антимікробну дію мають специфічні продукти їх життєдіяльності. Фото (Creative Commons licence): G.M.B
Дослідження Мечникова зацікавили лікаря Ісаака Карассо (Isaac Carasso. 1874-1939). Карассо виписав з інституту Пастера (Institut Pasteur) в Парижі. де Мечников проводив свої дослідження, різновиди молочнокислих йогуртових культур - болгарської палички і термофільного стрептокока. І в 1919 році він почав перше промислове виробництво «живих» йогуртів в маленькій лабораторії в Барселоні. Свою продукцію Карассо називав «Данон» - «маленький Даніель», зменшувальне від імені свого сина. Тоді йогурти продавали в аптеках за рецептом лікаря як лікувальний засіб. Сьогодні ж «живі» йогурти сприймаються як одна зі складових «здорової» дієти і сприяють профілактиці дисбактеріозу. Щоб бактерії продовжували «тримати оборону» і піклуватися про свого господаря, їм теж необхідно приділяти увагу.