Может ли постная диета с небольшой долей мяса поддерживать микробиоту кишечника в здоровом состоянии? Ухудшила ли современная американская диета кишечную микробиоту человека? Ответы на эти вопросы ученые начали давать лишь в последние годы.

Несколько лет назад Таня Яцуненко, Мария Глория Домингес‑Белло и группа выдающихся специалистов по микробиому под руководством Джеффри Гордона из Вашингтонского университета провели сравнительный анализ состава кишечной микробиоты гуахиро (племени, живущего в том же регионе Амазонии, что и яномамо), деревенских жителей африканского государства Малави и горожан Северной Америки. Исследователи использовали современные методы, известные как метагеномика: они выделяли все кишечные микроорганизмы из образцов стула, очищали их генетический материал (ДНК), а затем применяли автоматизированный метод анализа для выявления всех генов бактерий. Было обнаружено, что состав кишечной микробиоты у индейцев Южной Америки и малавийцев был схожим и в то же время он серьезно отличался от микробиоты жителей городов США.

На первый взгляд, эти результаты не кажутся странными, учитывая абсолютно непохожий образ жизни и различия в пищевых привычках жителей городов США, индейцев Южной Америки и африканцев, которые живут в разных географических и культурных условиях. Однако малавийцы и америнды отличаются генетически и живут в непохожих тропических условиях: в тропических лесах Амазонии круглый год сохраняется относительно постоянный климат, в отличие от засушливой саванны Малави с чередованием влажных и сухих сезонов. Такие различия порождают вопрос: чем же тогда объясняется указанное выше сходство микробиот америндов и малавийцев? Оказывается, в двух этих традиционных обществах люди следуют похожей диете на основе разнообразных растительных продуктов, которую время от времени дополняют постным мясом лесных животных.

Фактически у малавийцев и америндов были схожие паттерны кишечных микроорганизмов. Это можно считать своего рода подтверждением того факта, что у людей, придерживающихся диеты с высоким содержанием растительной пищи и низким содержанием продуктов животного происхождения, отмечается пониженное отношение бактериального филума таксономической группы фирм к числу Bacteroidetes, а в группе Bacteroidetes наблюдается повышенное соотношение групп Prevotella и Bacteroides. Эти выводы подтвердили результаты других исследований, в ходе которых сравнивалось состояние здоровья детей из сельских районов западноафриканского государства Буркина‑Фасо с состоянием здоровья детей из Флоренции (в другом исследовании сравнивались охотники‑собиратели из танзанийского племени хазда и взрослые итальянцы из Болоньи).

Однако различия между тремя указанными выборками не ограничились преобладанием некоторых групп микроорганизмов. Гораздо большее беспокойство вызывает то, что горожане, следующие типичной для Северной Америки диете, утратили до трети видового разнообразия микробиоты по сравнению с людьми, которые ведут доисторический образ жизни. Есть и еще один тревожный факт: очень большое изменение в экосистеме ЖКТ человека напрямую связано с предполагаемой потерей в 1970‑х гг. 30 % биоразнообразия нашей планеты. Большая часть этой потери приходится на дождевые леса Амазонии – среду обитания яномамо. К сожалению, снижение биоразнообразия на земле не ограничивается растениями и животными, обитающими в субтропических дождевых лесах. Чтобы охарактеризовать влияние этого процесса на различные экосистемы, экологи разработали математические модели. Снижение биоразнообразия влияет на морскую жизнь в коралловых рифах, а также на медоносных пчел и бабочек вида монарх в Северной Америке. Можем ли мы использовать те же идеи, которые сформулировали экологи, изучая обеднение окружающих нас экосистем, чтобы понять последствия снижения биоразнообразия внутри пищеварительной системы человека? Точно так же, как большее разнообразие в природных системах обеспечивает устойчивость их обитателей к болезням, большее разнообразие и богатство видов микроорганизмов, обитающих в пищеварительной системе их носителя‑хозяина, и их метаболитов дает большую устойчивость к инфекциям, меняющим состав питательных веществ антибиотикам, канцерогенам и хроническому стрессу.

Далеко не все жители Северной Америки следуют диете, типичной для этого обширного региона. Подобно членам сообществ, которые придерживаются традиционных аграрных и доисторических диет, вегетарианцы в США потребляют гораздо меньше насыщенных жиров и холестерина и намного больше фруктов, овощей, цельного зерна, орехов, продуктов из сои, а также клетчатки и фитохимических веществ, которые содержатся в составе растений. Получены весомые научные доказательства, свидетельствующие о значительных преимуществах употребления в пищу продуктов именно такого типа, то есть диеты с высоким содержанием растительной пищи и низким содержанием компонентов животного происхождения, особенно жира. Например, многие исследования показали, что у людей, которые придерживаются вегетарианской или веганской диеты, реже встречается ожирение, метаболический синдром, ишемические сосудистые заболевания, гипертония и инсульт; у них также ниже риск развития рака. К сожалению, пока собрано мало доказательств того, что эти диеты полезны для здоровья головного мозга, то есть того, что наблюдаемые преимущества не являются простым отражением общего улучшения физического здоровья.

Столь же впечатляющим, как различия в числе и разнообразии кишечных микроорганизмов, которые были обнаружены у взрослых испытуемых в исследовании Яцуненко, стал установленный факт, что различия в составе кишечной микробиоты южноамериканских индейцев, африканцев и жителей городов США не обязательно зависят от образа жизни взрослых испытуемых. Эти различия проявляются уже на протяжении первых трех лет жизни и затем сохраняются у взрослых. Что может вызвать столь раннее появление различий в составе кишечной микробиоты – еще до того, как дети вырастут и перейдут на разные «взрослые» диеты?

Там, где все это начинается

Еда играет ключевую роль в поддержании здоровья и во взаимодействии двух жизненно важных органов – пищеварительного тракта и головного мозга, и эта тесная связь наблюдается с момента рождения. Все мы во взрослом возрасте хотим оставаться оптимально здоровыми, а результаты исследования Яцуненко показывают: пища оказывает определяющее влияние на кишечный микробиом задолго до того, как мы начинаем самостоятельно решать, что нам есть и какие пробиотики выбрать. Это раннее воздействие на микробиом, связанное с продуктами питания, закладывает основу разнообразия кишечных микроорганизмов и нашей устойчивости к болезням во взрослом возрасте. Ошибки в этом процессе раннего программирования могут повысить риск столкновения с рядом проблем – от ожирения до СРК. Помимо важной роли первоначального формирования кишечного микробиома младенца в процессе родов значительное место в этом формировании занимает кормление ребенка матерью. Влияние ранней диеты на микробиоту кишечника ребенка подтвердили результаты исследования, проведенного микробиологом Рут Лей из Корнеллского университета и ее группой. В ходе этого исследования ученые 60 раз проанализировали состояние здорового мальчика с момента его рождения до двух с половиной лет.

В течение первых четырех с половиной месяцев ребенок был только на грудном вскармливании. Вначале, как обнаружили Лей и ее коллеги, микробиом младенца был богат такими видами микроорганизмов, которые облегчают переваривание углеводов молока, в первую очередь бифидобактериями и некоторыми разновидностями лактобактерий. И это было неудивительно. Но еще до того как младенец стал получать молочные смеси или кусочки твердой пищи, появились такие кишечные микроорганизмы, как Prevotella, которые помогают усваивать сложные углеводы из растительной пищи. Это означало, что кишечная микробиота ребенка была уже подготовлена к переходу на твердую пищу еще до того, как он съел хотя бы небольшой кусочек такой еды.

Мать ребенка продолжала кормить его грудью до девяти месяцев и постепенно добавляла в его рацион такие детские пищевые продукты, как рисовые хлопья и горох, а затем и еду из своего домашнего рациона. После того как ребенок перешел на твердую пищу, его микробиота снова изменилась: в ней появилось много микроорганизмов, которые ферментируют растительные углеводы.

В первые месяцы жизни ребенка в его кишечнике обитало относительно немного видов микроорганизмов, и такие события, как существенное повышение температуры, введение в рацион гороха или назначение антибиотиков при ушной инфекции, приводило к резким колебаниям состава микробиоты. Тем не менее с каждым месяцем ее состав становился все более разнообразным, и к тому времени, когда мальчику исполнилось два с половиной года, его кишечная микробиота стабилизировалась и стала похожа на микробиоту взрослого человека.

Результаты этого и других похожих исследований показывают, что кишечный микробиом человека, который формируется в первые два с половиной – три года жизни, предназначен оставаться таким на протяжении всей жизни. Образно говоря, организм ребенка как бы комплектует состав симфонического оркестра, в котором каждый вид кишечных бактерий играет на одном инструменте. Вначале этих исполнителей проверяют на профессиональную пригодность. По результатам тестирования одних приглашают в оркестр, других в него не берут, но в любом случае многие места поначалу остаются вакантными. Однако к двум с половиной годам оркестр уже полностью укомплектован, и большая часть исполнителей будет играть в нем пожизненно. В зависимости от обстоятельств и потребляемых продуктов этот оркестр может исполнять различные мелодии.