Микробиота: состав, функции и значение¶

Микробиота (от греч. mikros — малый и bios — жизнь; часто используется как синоним термина «микрофлора») — это совокупность всех микроорганизмов, населяющих определённую среду: организм человека, животного, растения, почву, воду или любой другой субстрат. В медицине и биологии под микробиотой чаще всего понимают сообщество бактерий, архей, грибов, простейших и вирусов, обитающих в теле человека и животных. Наука, изучающая состав, структуру и функции этих сообществ, называется микробиомикой, а совокупность генов всех микроорганизмов конкретной среды обозначают термином «микробиом».

¶Терминология

Термин «микрофлора» долгое время был основным, однако он неточен: флора подразумевает растения. С начала XXI века в научной литературе утвердилось понятие «микробиота» — совокупность самих микроорганизмов, тогда как «микробиом» обозначает их генетический материал. Эти два термина часто употребляют как взаимозаменяемые, хотя между ними есть формальное различие.

¶История изучения

Первые представления о микроорганизмах, обитающих в теле человека, связаны с работами Антони ван Левенгука, который в XVII веке описал бактерии из зубного налёта. В конце XIX века Луи Пастер и Илья Мечников заложили основы учения о роли кишечной микрофлоры в здоровье. Мечников предложил использовать молочнокислые бактерии для поддержания полезной микрофлоры. Систематическое изучение микробиоты стало возможным лишь во второй половине XX века с развитием методов культивирования, а с 2000-х годов — благодаря метагеномике и высокопроизводительному секвенированию, позволившим описывать микроорганизмы без их выращивания в лаборатории. Крупные международные проекты, такие как Human Microbiome Project, существенно расширили знания о составе человеческой микробиоты.

¶Состав и локализация

У человека микробиота распределена неравномерно. Наибольшая плотность и разнообразие наблюдаются в толстом кишечнике, где обитают десятки триллионов клеток микроорганизмов. Основные локализации:

• Кишечник — доминируют бактерии типов Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria и Proteobacteria.
• Кожа — преобладают стафилококки, коринебактерии, пропионибактерии.
• Полость рта — стрептококки, лактобациллы, актиномицеты.
• Дыхательные пути — относительно разреженное сообщество.
• Мочеполовая система — у женщин значительную долю составляют лактобациллы.

Общая масса микроорганизмов в теле взрослого человека оценивается примерно в 1–2 кг, а их число сопоставимо с числом собственных клеток организма.

¶Функции

Микробиота выполняет ряд жизненно важных функций:

1. Метаболическая — расщепление неперевариваемых полисахаридов, синтез витаминов (K, группы B), участие в обмене желчных кислот.
2. Защитная — конкуренция с патогенами за питательные вещества и места прикрепления, продукция антимикробных веществ.
3. Иммунная — стимуляция созревания иммунной системы, обучение её различению «своих» и «чужих».
4. Барьерная — поддержание целостности слизистых оболочек.
5. Регуляторная — влияние на нервную систему через так называемую ось «кишечник — мозг».

¶Формирование и факторы влияния

Микробиота начинает формироваться при рождении. Существенное значение имеют способ родоразрешения, характер вскармливания, приём антибиотиков, диета, образ жизни, возраст и генетика хозяина. К трём годам сообщество становится относительно стабильным, но на протяжении жизни его состав меняется. Нарушение равновесия между разными группами микроорганизмов называют дисбактериозом (дисбиозом); он связывается с рядом заболеваний.

¶Значение для здоровья

Изменения состава микробиоты ассоциируются с воспалительными заболеваниями кишечника, ожирением, диабетом, аллергиями, аутоиммунными и даже неврологическими расстройствами. Однако причинно-следственные связи во многих случаях остаются предметом исследований. Практическое применение знаний включает пробиотики, пребиотики, трансплантацию фекальной микробиоты и персонализированные диеты.

¶Микробиота других сред

Помимо организма человека, микробиота изучается в почве, водоёмах, растениях и технических системах. Почвенная микробиота обеспечивает круговорот веществ и плодородие, а микробиота растений влияет на их рост и устойчивость к болезням.