Легко понять, как нарушение микробного баланса в кишечнике может привести к СРТК. Но как быть с кишечной проблемой другого рода – чрезмерным расползанием человека в талии? Может быть, и в этом случае микрофлора – то самое недостающее звено между «входящими» и «исходящими» калориями?
В Швеции подходят к проблеме ожирения очень серьезно – на государственном уровне. Хотя в списке «толстяков» Швеция занимает лишь 90-е место в мире и является одной из самых «стройных» стран Европы, именно здесь проводится больше всего хирургических операций по шунтированию желудка. Кроме того, шведы позаботились о введении особого «жирного налога» на высококалорийные продукты, а врачи назначают слишком полным пациентам занятия гимнастикой. И еще Швеция – родина человека, который внес важнейший вклад в изучение ожирения.
Фредрик Бекхед – профессор микробиологии Гётеборгского университета, однако в его лаборатории вы увидите не чашки Петри и не микроскопы, а сотни мышей. Подобно человеку, мыши представляют собой ходячую среду обитания внушительного числа микробов, большая часть которых живет в кишечнике. Но мыши Бекхеда – особенные. Поскольку они появились на свет путем кесарева сечения, а затем содержались в стерильных камерах, на них нет ни одного микроба. Каждая такая мышь – «чистая страница», безмикробное стерильное существо, а это значит, что команда Бекхеда может в любой момент заселить их организм любым требуемым видом микробов.
В 2004 году Бекхед начал сотрудничать с ведущим мировым экспертом в области микрофлоры – Джеффри Гордоном, профессором Университета Вашингтона в Сент-Луисе (Миссури). Гордон заметил, что безмикробные мыши отличаются особенной худобой, и они с Бекхедом задумались: не оттого ли это, что у них в кишечнике не живут бактерии? Они поняли, что до той поры не проводилось серьезных исследований, объясняющих роль микробов в обмене веществ у животных. Поэтому первый вопрос, которым задался Бекхед, был очень прост: являются ли кишечные микробы причиной увеличения веса у мышей?
Чтобы ответить на него, Бекхед вырастил нескольких безмикробных мышей до зрелого возраста, а затем нанес на их шерстку содержимое слепой кишки (короткого и толстого первого сегмента толстого кишечника, от которого отходит аппендикс) тех мышей, которые родились естественным путем. Как только безмикробные мыши облизали шерстку, их кишечник заселили те же микробы, которые обитают внутри их обычных сородичей. Затем случилось нечто удивительное: они стали толстеть. Мыши не просто поправились: всего за 14 дней масса тела каждого грызуна увеличилась на 60 %! А ели они даже меньше, чем раньше.
Похоже, от колонизации мышиных кишечников выиграли не только микробы-новоселы, но и сами мыши. Всем известно, что микробы, живущие в кишках, питаются непереваренными остатками пищи, однако никто еще не пытался узнать, какой именно вклад в потребление калорий вносят участники этого «второго раунда» пищеварительного процесса. Поскольку микробы помогали мышам извлекать дополнительную энергию из съеденного корма, те могли обходиться меньшим количеством пищи. С точки зрения интересующей нас проблемы питания это действительно важный момент. Если микрофлора определяет количество калорий, которое мыши способны извлечь из пищи, то не означает ли это, что она имеет непосредственное отношение к ожирению?
Микробиолог Рут Ли, работавшая в лабораторной группе Джеффри Гордона, предположила, что микробы у тучных животных могут отличаться от микробов у худых. Чтобы выяснить это, она решила исследовать генетически тучных мышей-мутантов линии ob/ob. Эти страдающие ожирением мыши втрое толще нормальных особей своего вида. Они имеют почти шарообразную форму тела и практически непрерывно едят. На первый взгляд это какой-то совершенно особый вид мышей, но на самом деле у них имеется одна-единственная мутация в ДНК, которая заставляет их постоянно есть и жиреть. Эта мутация происходит в гене, отвечающем за образование лептина – гормона, подавляющего аппетит (и у мышей, и у людей), когда организм запасает достаточно жира. В отсутствие лептина, функция которого – сообщать мозгу о сытости, мыши породы ob/ob становятся поистине ненасытными.
Расшифровав последовательности ДНК бактерий, живущих в кишечнике мышей ob/ob, и выяснив, какие виды там представлены, Ли получила возможность сравнить микрофлору жирных и худых мышей. Оказалось, что у обеих линий преобладают две группы бактерий – бактероиды (тип Bacteroidetes) и фирмикуты (тип Firmicutes). Но у жирных мышей бактероидов было вдвое меньше, чем у худых, а недостающую численность восполняли фирмикуты.
Ли заинтересовало обнаруженное различие в соотношении фирмикутов и бактероидов, и она задумалась: может быть, здесь и кроется ключ к проблеме ожирения? Она сравнила микрофлору полных и худых людей – и обнаружила точно такое же соотношение: у полных людей имелось гораздо больше фирмикутов, а у худых – больше бактероидов. Казалось, что все даже слишком просто: неужели между ожирением и составом кишечной микрофлоры настолько прямая связь? И какую роль играют микробы у тучных мышей и людей: являются ли они причиной ожирения или, наоборот, лишь его следствием?
Выяснить это удалось третьему участнику лабораторной группы Гордона – работавшему над докторской диссертацией Питеру Тернбау. Тернбау обратился к тем же генетически тучным мышам, что и Ли, только он пересадил их микробов безмикробным мышам. Одновременно он пересадил второй группе подопытных безмикробных мышей микрофлору нормальных худых мышей. Мышам из обеих групп давали абсолютно одинаковое количество корма, однако спустя две недели мыши, колонизованные «тучной» микрофлорой, растолстели, а мыши, получившие «тощую» микрофлору, – нет.
Эксперимент Тернбау показал не только то, что кишечные микробы заставляют мышей толстеть, но еще и то, что микробы могут передаваться от одних особей к другим, причем можно не ограничиваться передачей бактерий от тучных мышей худым. Что, если пойти дальше – например, взять микробов у худых людей и пересадить их полным? Это позволило бы людям терять вес без всяких диет. Терапевтический – и коммерческий – потенциал такого метода не укрылся от Тернбау и его коллег, и они запатентовали идею изменения микрофлоры как средство, потенциально способное избавить нас от ожирения.
Но прежде чем радоваться лекарству от ожирения, необходимо узнать, как работает этот механизм. Что же делают эти микробы, если в результате мы толстеем? Как и раньше, микрофлора тучных мышей, участвовавших в эксперименте Тернбау, содержала больше фирмикутов, чем бактероидов; по всей видимости, именно это различие и определяло способность мышей извлекать большее количество энергии из пищи. Эта гипотеза опровергает один из основных постулатов «теории ожирения». Получается, подсчет «входящих» калорий не должен сводиться лишь к учету еды, которую человек съедает. Важно измерить количество энергии, которое человек усваивает. Тернбау вычислил, что мыши с «жирной» микрофлорой извлекали из съедаемого корма на 2 % калорий больше. То есть из той пищи, из которой худые мыши усваивали 100 калорий, жирные мыши «выжимали» 102 калории.
На первый взгляд, это совсем немного, однако за год или за более длительный срок «набегают» лишние килограммы. Представим женщину среднего роста – 162,5 см, которая весит 62 кг и имеет здоровый индекс массы тела (ИМТ = вес в килограммах ÷ квадрат роста в метрах) – 23,5. Каждый день она потребляет 2000 калорий, но если ее кишечник населяет «жирная» микрофлора, то усвоение лишних 2 % калорий выливается в лишние 40 калорий в день. Если эта лишняя энергия не расходуется, то дополнительные 40 калорий за год будут превращаться (по крайней мере теоретически) в лишние 1,9 кг. За 10 лет «набежит» 19 кг: таким образом, женщина будет весить уже 81 кг, а ее ИМТ составит 30,7, что соответствует ожирению. И все это – из-за 2 % лишних калорий, которые извлекают из пищи кишечные бактерии?
