Эд Йонг - Как микробы управляют нами. Тайные властители жизни на Земле

К каждой камере через окошки прикреплены черные резиновые перчатки. С их помощью исследователи могут взаимодействовать с тем, что находится в камере. Перчатки очень толстые – я засунул в них руки и тут же вспотел. Я кое-как поднял одну мышку за хвостик. Зверек с белым мехом и розовыми глазками уютно расположился у меня на ладони. Это было странное ощущение: я держал животное лишь с помощью двух резиновых штуковин, выпячивавшихся в его герметичный мирок. Мышь сидела у меня на руке, но при этом была отделена от меня. Погладив панголина Бабу, я обменялся с ним микробами. Погладив эту мышку, я не обменялся с ней ничем.

Сейчас подобных стерильных лабораторий в мире десятки. Установленное в них оборудование – мощнейший инструмент для понимания того, как работает микробиом. Однако в 1940-х, когда изолированные камеры были разработаны, и десять лет спустя, когда их доработали, популярностью они не пользовались [187]. Стерильные мыши были не востребованы. А вот Гордон понял, что для его исследований эти камеры – как раз то, что нужно. Он мог вводить определенных микробов в организмы этих грызунов и полностью определять их рацион, а потом повторять это снова и снова в контролируемых и воспроизводимых условиях. У него появилась возможность превращать мышей в живые биореакторы, в которых вместо запутанного микробиома можно было наблюдать отдельные, легко управляемые его части.

В 2004 году специалисты из группы Гордона провели на стерильных грызунах эксперимент, определивший дальнейшую судьбу всей лаборатории [188]. В организмы мышей без бактерий ввели микробов из кишечников обычных мышей. Обычно они ели столько, сколько хотели, и не набирали вес, но с появлением первопроходцев в их кишечниках все изменилось. Больше есть они не стали – даже, возможно, ели немного меньше, – но теперь большая часть пищи превращалась в жир, так что грызуны начали толстеть. Мыши, разумеется, сильно отличаются от людей, но строение их организма в какой-то степени похоже на человеческое, так что ученые имеют возможность использовать их для исследований – от испытаний лекарств до изучения строения головного мозга. К мышиным микробам это тоже относится. Гордон сделал вывод, что, если эти ранние результаты применимы и к людям, наши микробы наверняка оказывают влияние на то, какие питательные вещества мы получаем из пищи, и, соответственно, на наш вес. Наконец-то у ученых появилась сочная, увлекательная и важная для медицины область, за которую можно было ухватиться зубами научной мудрости.

Вскоре они выяснили, что в кишечниках людей (и мышей) с ожирением обитают другие сообщества микробов [189]. Прежде всего, разница была в соотношении двух главных групп кишечных бактерий – Firmicutes и Bacteroidetes . Первых в кишечниках людей с ожирением было больше, а вторых – меньше, чем в кишечниках обладателей стройных тел. Разумеется, сразу возник вопрос: это лишний жир способствует увеличению числа фирмикутов или, наоборот, фирмикуты способствуют отложению лишнего жира? На одних сравнениях далеко не уедешь – для ответа на этот вопрос исследователям нужны были эксперименты.

И вот за дело взялся Питер Тернбо, на тот момент аспирант в лаборатории Джеффа Гордона. Он набрал микробов из кишечников как полных, так и стройных мышей и скормил их мышам, в чьих организмах бактерий не было. Те грызуны, что получили микробов от худеньких мышей, набрали на 27 % больше веса, а вот те, что получили микробов от мышек-пышек – аж на 47 % больше. Результат был ошеломляющий: Тернбо успешно перенес склонность к полноте от одного животного к другому, всего лишь переместив микробов. Это было откровение из разряда «о боже!», вспоминает Гордон. Воодушевление подскочило до небес. Благодаря этому эксперименту мы узнали, что микробиом в кишечниках тучных мышей изменен – и это может еще больше усилить ожирение, по крайней мере в некоторых случаях. Возможно, микробы помогали усваивать больше калорий из пищи или влияли на то, как в организмах мышей откладывался жир. Как бы там ни было, стало ясно, что микробы не простые пассажиры – иногда они выхватывают руль!

И повернуть они могут куда угодно. Тернбо показал, что кишечные микробы могут привести к набору веса, а другие ученые выяснили, что они могут спровоцировать его потерю. Akkermansia muciniphila , довольно обычная кишечная бактерия, встречается в организмах стройных мышей в 3000 раз чаще, чем в организмах мышей, генетически предрасположенных к ожирению. Когда эти бактерии попадают в организм толстых мышей, те теряют вес и начинают проявлять меньше симптомов диабета второго типа. Кстати, желудочное шунтирование – радикальная операция, при которой желудок уменьшают до размеров куриного яйца и заново соединяют с тонкой кишкой, – своим успехом тоже в чем-то обязано кишечным микробам. После этой процедуры можно сбросить десятки килограммов. Такой результат достигается главным образом благодаря уменьшению желудка, но микробы тоже играют здесь свою роль: в перестроенной структуре микробиома увеличивается количество различных видов бактерий, в том числе и Akkermansia . Если пересадить эти новые сообщества в организмы стерильных мышей, они тоже начнут терять вес [190].