Микробиом. То, что убивает, и то, что делает нас сильнее - Игорь Олегович Стома
Рис. 42. Микроорганизмы и бесклеточные формы жизни
У каждого человека внутри, в кишечнике, а также во рту, на коже, в дыхательных путях и половых органах проживают микроскопические грибки. Термин микобиом объединяет всю грибковую часть микробов, обитающих в теле человека. Несмотря на то, что грибков в составе микробиома человека ощутимо меньше, чем бактерий, а именно до 1 % от объема последних, они не менее важны в контексте здоровья и болезней. Важно понимать, что иммунные реакции человека на грибки очень варьируются по интенсивности, от нормальных (защитных) до чрезмерных – аллергических. Поэтому так нередко аллергические процессы запускаются именно вдыханием спор грибов. Cегодня появляется все больше данных о роли микобиома в развитии целого ряда болезней, от аллергических, воспалительных и до онкологических заболеваний. В одной из работ коллектива Мемориального онкологического центра в Нью-Йорке как раз было показано то, что у тяжелых умирающих в реанимациях пациентов в последние дни жизни в кишечнике начинает размножаться именно грибковая часть микробов, отвоевывая у бактерий для себя новое жизненное пространство. И очень важно еще и то, что в последние годы грибковые инфекции в медицине все чаще становятся устойчивыми к противогрибковым препаратам. Один из основных классов системных противогрибковых лекарств (азолы), к сожалению, уже часто не действует, а новых препаратов практически не разрабатывается. Вспоминается один из клинических примеров в моей врачебной практике, который до сих пор не имеет ответа. Молодой мужчина, успешно прошедший лечение после онкогематологического заболевания, получил осложнение в виде грибковой пневмонии, вызванной одним из видов плесневых грибов. Так вот, на основной противогрибковый препарат, который мог помочь при данной инфекции, не было ответа, за счет впервые возникшей устойчивости этого грибка к препарату. А альтернативные противогрибковые препараты вызывали у него тяжелые побочные реакции в формате индивидуальной непереносимости. В таких ситуациях врачи, к сожалению, редко могут найти решение.
Типы грибков, проживающих у нас в кишечнике, серьезно зависят от особенностей питания человека. Состав микобиома меняется на протяжение всей жизни, от младенчества, с переходом на взрослый тип питания и далее, вместе со старением. Кстати, есть четкие ассоциации, какие грибки будут основными в составе вашего кишечного микобиома. При употреблении большого количества углеводов – это будут дрожжевые грибки рода кандида. При основе же рациона на мясных и белковых продуктах в кишечнике будет больше анаэробных архей метанобревибактер, а кандиды будут встречаться в малом объеме. У жителей крупных городов в кишечнике часто доминируют дрожжевые грибки S. cerevisiae, в то время как у жителей отдаленных сельских регионов в кишечнике определяется гораздо большее разнообразие грибковых видов. Это очень перспективное направление для исследований ближайших лет.
6.2. Цивилизация грибов
Недавно на экраны вышел сериал HBO «Одни из нас», в котором гриб кордицепс завоевывает мир, проникая в людей и управляя их поведением. В общем, сюжет зомби апокалипсиса на фоне построения спорыньевым грибом собственной цивилизации. На самом деле в этом сюжете есть немало от биологической науки. Гриб кордицепс, как давно известно, управляет многими членистоногими: пауками, муравьями, гусеницами и даже осами. Проникая в тело членистоногих, он захватывает своей грибницей мышечную систему и начинает ей управлять. К примеру, гриб заставляет своего хозяина забираться все выше, прикрепляться к нижней стороне листа над муравейником с помощью сжатых челюстей. Далее, когда муравей погибает, гриб начинает прорастать из его тела, и грибные споры падают сверху на муравейник, заражая новых муравьев. Вот такая биологическая основа для сериала о зомби. Для успокоения людей стоит отметить, что все-таки этот гриб имеет строгую специфичность в выборе хозяев, и человек сегодня никак не рискует быть «захваченным» кордицепсом.
Вообще, грибы во многих своих аспектах стали основой человеческой цивилизации. Грибные дрожжи повлияли на такие вехи в развитии человечества, как появление хлеба, пива, других видов алкоголя, сохранение пищи в отсутствии холодильников. И как можно говорить о медицине, не вспоминая плесневые грибы. Открытие Александром Флемингом пенициллина и Зинаидой Ермольевой крустозина принципиально повлияли на медицину. Более того, именно внедрение антибиотиков и вакцин позволило в XX-ом веке увеличить среднюю продолжительность жизни человека. Простые, но впечатляющие цифры: в 1900 году средняя ожидаемая продолжительность жизни человека в мире была 32 года, а в 2000 году – стала 69 лет. По данным ВОЗ, в общей структуре причин улучшения здравоохранения во всем мире всего три фактора обеспечили целых 68 % успеха. Это появление антибиотиков, массовое внедрение вакцинации и доступ к регидратации (воде) при кишечных инфекциях в развивающихся странах. Так что спасибо за первые антибиотики нам стоит сказать не только ученым, но и плесневым грибам.
Где же еще сегодня используются грибы? Дрожжевые грибки – это «рабочие лошадки» генной инженерии и биотехнологии. Как производятся многие новые лекарства, иммунобиологические препараты, вакцины? В лаборатории ученые в состав гена дрожжевого грибка вводят ген, отвечающий за продукцию нужного промышленности белка (лекарства, инсулина, белка для вакцины). И грибок, как «мини-завод», начинает производить чистый и безопасный белок для нужд человечества. Затем это полученное вещество отмывают и очищают, готовят лекарственную форму (раствор, таблетка) и – в практическое применение. Таких лекарств сегодня сотни, и мы часто даже не задумываемся о том, что они произведены на таких дрожжевых «мини-заводах».
Вообще, грибы с точки зрения биотехнологии изучены пока недостаточно. Есть данные о том, что геном некоторых мицелиальных грибов способен запускать продукцию более 100 биологически активных соединений. Обнаружены целые кластеры генов, которые отвечают за производство, но по разным причинам не активны. Авторитетный российский ученый в области генетической инженерии грибов, Александр Жгун предложил целый «принцип фортепиано», который отражает эту ситуацию. Грибковый организм, имея множество генов синтеза химических веществ, подобен молчащему фортепиано, и только когда внешние факторы дотронутся до клавиш – запустится продукция нужного вещества. Например, грибок Penicillium chrysogenum способен производить антибиотик пенициллин G. Но не производит его большую часть времени своего существования. Но как только кто-то нажмет на нужную «клавишу», а именно подаст внешний сигнал (молекулой, например), грибок начнет производить нужное химическое вещество. Такое направление в науке, изучающее механизмы управления активностью различных генов, называется эпигенетика.
Проблема пока остается и в том, что многие «клавиши фортепиано» остаются неподписанными, и непонятно, какой звук они проявят при нажатии, то есть каким фактором будет запущен синтез определенного биологически активного вещества в этой грибной «фабрике». Вот еще один известный пример. При низком содержании ионов железа в окружающей среде (почве) грибы начинают продуцировать сидерофоры, малые молекулы, которые
