По мере того как наше понимание микробиоты расширяется и все больше становится известно о том, как эти полезные и вредные бактерии и грибы влияют на организм при занятиях спортом, ожирении, старении и на общее состояние здоровья, мы сможем лучше определить, какие бактерии и другие микроорганизмы принесут наибольшую пользу при пересадке. Но самые захватывающие современные результаты дал нам более смелый метод – полная пересадка микробиоты.
История начинается с рыбы под названием нотобранх Фурцера, одного из самых короткоживущих позвоночных в мире (позвоночные – это животные с позвоночниками, как и мы), потому что она влачит существование в «эфемерных бассейнах» в Зимбабве и Мозамбике. В этих сезонных прудах – часто по размеру немногим больше, чем лужи, – происходят рождение, спаривание и затем смерть небольших популяций нотобранхов, чьи икринки должны затем пережить долгие месяцы, выпекаясь в сухой грязи и ожидая дождя, чтобы заполнить бассейны и начать цикл жизни снова. Это делает рыб хорошим потенциальным модельным организмом для исследований старения – не так сильно отличающимся от нас, как муха или червь (и, что особенно важно в этом случае, с богатой экосистемой кишечной микробиоты, гораздо более похожей на нашу, чем у мухи), но с удобной продолжительностью жизни в несколько месяцев, благодаря чему эксперименты могут быть завершены достаточно быстро.
Исследователи использовали нотобранхов для изучения эффектов переноса микробиоты между молодыми и старыми рыбами. У двухмесячных рыб микробиоту среднего возраста уничтожали комбинацией из четырех мощных антибиотиков, а затем им давали кишечные микробы молодых особей, чтобы заменить их. Рыбы не только жили дольше – их продолжительность жизни в среднем превышала пять месяцев, что на 25 % больше, чем у других особей с типичной для их возраста кишечной микробиотой, – но и чаще активно перемещались по аквариуму в пожилом возрасте, что было своего рода рыбьим эквивалентом замедления старческой дряхлости.
Есть также некоторые ранние работы на мышах, предполагающие, что более молодая кишечная микробиота может улучшить здоровье стареющих грызунов. Эксперимент на мышах с ускоренным старением показал, что трансплантация микробиоты от нормальных мышей может продлить их жизнь примерно на 10 %, а добавление к ним одного вида бактерий, численность которой уменьшается с возрастом как у мышей, так и у людей, продлевает их жизнь на 5 %. В Главе 4 мы обсуждали, как, помещая старых и молодых мышей в клетки вместе и позволяя им есть фекалии друг друга, – таким образом осуществляя фактическую пересадку микробиоты – ученые усиливали воспаление у молодых грызунов, получавших старые микробы. Верно было и обратное: у старых мышей, живущих в одной клетке с более молодыми, иммунитет повышался. Последующие эксперименты показали, что активное перемещение микробиоты между мышами от молодых к старым или от старых к молодым (а не просто позволение им есть фекалии друг друга) улучшает иммунитет. Очевидно, что перенос кишечной микробиоты может оказать существенное влияние на здоровье, но требуется больше исследований, чтобы точно установить, какие микроорганизмы полезны при определенных обстоятельствах.
У людей тоже можно осуществить пересадку микробиоты – для этого извлекают и очищают фекальный материал, а затем либо вводят его с помощью колоноскопии или клизмы, либо просят пациента проглотить капсулу, наполненную сублимированным порошком. Если идея ввода чужих фекалий через клизму наполняет вас ужасом, вы должны знать, что этот метод уже используется в качестве лечения инфекций, вызванных бактерией клостридиум диффициле (Clostridioides difficile), при которых кишечная микробиота от здорового донора может помочь уничтожить вторгшиеся бактерии. Если альтернативой является продолжение борьбы с серьезной инфекцией, трансплантация кала, вероятно, предпочтительнее, и, возможно, стоит избавиться от брезгливости, если таким образом можно замедлить старение. Было также показано, что трансплантация микробиоты помогает при ожирении, диабете и болезни Паркинсона у мышей, и испытания на людях подтверждают эти результаты.
Поскольку одним из преимуществ микробиоты является обеспечение нас полезными молекулами, окончательный подход к реализации ее преимуществ состоит в том, чтобы идентифицировать бактериальные побочные продукты, вывести эти микробы и давать их непосредственно в виде лекарств. Недавнее исследование этой идеи было дерзким исчерпывающим экспериментом на наших любимых червях-нематодах C. elegans. Черви обычно выращиваются на пластинках бактерий кишечной палочки (E. coli), которые служат как пищей, так и единственным организмом в кишечной микробиоте, благодаря чему обитателей их кишечника значительно легче изучать, чем богатые экосистемы, обнаруженные у людей или рыб. Кишечная палочка – очень распространенный лабораторный организм, и поэтому можно заказать штаммы, в которых нет любого из 3983 генов, чье отсутствие не убивает бактерии. Таким образом, исследование нематод включало выращивание 3983 пластинок червей, каждая из них питалась кишечной палочкой, у которой отсутствовал другой ген. 29 из этих мутантных бактерий увеличили продолжительность жизни червей. Было обнаружено, что два из этих 29 генов, способствующих долголетию, контролируют выработку полисахарида, называемого колановой кислотой. Наконец, прямое введение червям колановой кислоты увеличило их продолжительность жизни на 10 %, даже если они питались обычной кишечной палочкой.
Это исследование не только доказывает принцип, согласно которому прямое поглощение микробных метаболитов может увеличить продолжительность жизни, но и демонстрирует невероятную полезность нематод для массовых систематических поисков, подобных этому. Проведение тысяч параллельных экспериментов с различными бактериальными штаммами на мышах просто невозможно. Самым простым вариантом было бы, если бы колановая кислота имела какое-то прямое применение в высших организмах, таких как мы. Но независимо от этого, если этот общий принцип выдержит испытание временем, то начнется гонка, чтобы увидеть, являются ли молекулы или микробы самым простым способом реализовать преимущества кишечных бактерий в реальной клинической практике.
Хотя еще слишком рано говорить о том, найдут ли лекарства, модифицирующие микробиоту, свое место в борьбе со старением, это, безусловно, кажется правдоподобным. С лучшим пониманием того, как эти полезные и вредные организмы влияют на наше тело, мы все могли бы периодически пить таблетки с сублимированными фекалиями, чтобы поддерживать здоровье кишечника.
Сохранение белка в первозданном виде
Коллаген – это структурный белок, название которого вы можете узнать по (часто сомнительным) заявлениям на этикетках кремов для кожи и лица. Как и во многих не совсем научных утверждениях, здесь есть зерно истины: коллаген – самый важный белок в структуре кожи и многих других тканях организма, от кровеносных сосудов до костей. Это наш самый широко представленный в организме белок, который составляет два или три килограмма от среднего веса взрослого человека, и служит на удивление долго. Современные оценки показывают, что требуются годы, чтобы коллаген в коже вышел из строя, а белок в хрящах, что обеспечивает гладкую прокладку между костями в суставах, может служить всю жизнь.
