Микробиота: состав, функции и значение¶

Микробиота — это совокупность микроорганизмов (бактерий, архей, грибов, простейших, а также вирусов), постоянно или временно населяющих определённую среду: организм человека, животного, растения, почву или водоём. Термин применяется как к самому сообществу микробов, так и к их генетическому материалу (в этом случае говорят о микробиоме). Наибольшее внимание в науке уделяется микробиоте человека, прежде всего кишечной, поскольку она влияет на пищеварение, иммунитет и обмен веществ.

¶Терминология

Понятия «микробиота» и «микробиом» часто используют как синонимы, хотя между ними есть различие. Микробиота — это сами микроорганизмы, их виды и численность. Микробиом — совокупность генов этих микроорганизмов. Термин «микробиота» пришёл на смену устаревшему «микрофлора», который неточен: бактерии не относятся к флоре, то есть к растениям.

¶Состав

Микробиота человека включает сотни видов микроорганизмов, а их общее число сопоставимо с числом клеток самого организма. Основные группы:

• Бактерии — доминирующая часть; в кишечнике преобладают типы Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria и Proteobacteria.
• Археи — прежде всего метаногены, участвующие в переработке продуктов брожения.
• Грибы — в том числе дрожжи рода Candida, присутствующие в норме в небольших количествах.
• Вирусы — бактериофаги и вирусы, заражающие клетки хозяина.
• Простейшие — встречаются реже и изучены меньше.

Состав микробиоты индивидуален и зависит от генетики, питания, образа жизни, возраста, приёма антибиотиков и условий окружающей среды.

¶Локализация в организме человека

Разные участки тела заселены разными сообществами:

¶Формирование

Первичное заселение начинается при рождении. У детей, появившихся естественным путём, микробиота формируется под влиянием материнской вагинальной и кишечной микрофлоры; при кесаревом сечении состав иной. В первые годы жизни сообщество нестабильно, а к 2–3 годам становится похожим на взрослое. Грудное вскармливание поддерживает развитие бифидобактерий за счёт олигосахаридов молока.

¶Функции

Микробиота выполняет ряд жизненно важных задач:

• Пищеварение. Расщепляет клетчатку и другие неперевариваемые компоненты, синтезирует короткоцепочечные жирные кислоты.
• Синтез веществ. Участвует в образовании витаминов K, группы B и некоторых аминокислот.
• Защита. Конкурирует с патогенами за питательные вещества и места прикрепления, вырабатывает антимикробные соединения.
• Иммунитет. Стимулирует созревание иммунной системы и помогает отличать «своих» от «чужих».
• Метаболизм. Влияет на усвоение лекарств и на энергетический обмен.

¶Связь со здоровьем и заболеваниями

Нарушение состава и разнообразия микробиоты называют дисбактериозом. Он связан с рядом состояний: воспалительными заболеваниями кишечника, ожирением, диабетом 2-го типа, аллергиями и аутоиммунными болезнями. Исследуется влияние микробиоты на работу мозга — так называемая ось «кишечник — мозг». При этом прямые причинно-следственные связи во многих случаях ещё не доказаны, и выводы науки остаются предметом дискуссий.

¶Методы изучения

Классический метод — посев на питательные среды, позволяющий выделить лишь часть микроорганизмов. Современные подходы основаны на секвенировании ДНК: метагеномика анализирует все гены сообщества, а метатаксономика определяет видовой состав. Эти методы не требуют культивирования и дают более полную картину.

¶Микробиота других сред

Помимо организма человека, микробиота изучается в почве, воде и у растений. Почвенная микробиота обеспечивает круговорот веществ, разложение органики и плодородие. Микробиота растений (ризосферы и филлосферы) влияет на их рост и устойчивость к болезням. Эти сообщества играют ключевую роль в экосистемах и сельском хозяйстве.

¶Практическое значение

На основе знаний о микробиоте развиваются пробиотики (живые микроорганизмы), пребиотики (вещества, питающие полезные бактерии) и синбиотики. Перспективным направлением считается трансплантация фекальной микробиоты — пересадка сообщества от здорового донора, применяемая при некоторых инфекциях. Активно исследуются персонализированные подходы, учитывающие индивидуальный состав микробов пациента.