Вредные микроорганизмы. Кишечные бактерии

В количественном отношении эти мельчайшие живые организмы - самые многочисленные морей, атмосферы. Согласно данным ученых, в одном лишь грамме почвы может проживать не одна сотня миллионов бактерий. Да и в отношении заселения занимают почетное первое место. Ведь они появились на планете более 3,7 млрд лет назад. А некоторые из них с тех пор даже мало изменились! Какова роль бактерий в природе? В каких глобальных процессах участвуют эти микроскопические существа? Какие из них полезны, а какие вредны для человеческого организма? На все эти вопросы попробуем дать краткие ответы в данной статье.

Немного о бактериях

Природа, создавая бактерии, снабдила их беспрецедентным запасом прочности и многими качествами, отсутствующими у большинства других жителей планеты Земля. Они способны выдерживать высокие и низкие температуры, спокойно существовать при высоком и низком атмосферном давлении, практически без кислорода. Микроорганизмы как бы предназначены для заселения новых миров, закрепления на незнакомых, необжитых еще территориях. При довольно примитивном строении (большинство - одноклеточные) бактерии обладают огромным запасом прочности, являются, пожалуй, самой эффективной из известных существующих форм жизни.

Где они обитают

Эти микроорганизмы вездесущи, они обитают везде: на суше, в океанах и морях, в воздухе и даже внутри других организмов. Их великое множество, мириады. Несмотря на стали "знакомы" человеку лишь недавно, после изобретения оптического прибора, многократно увеличивающего объекты. Тогда ученые смогли их разглядеть, что называется, воочию. А до этого огромные колонии бактерий существовали незамеченными, незримо помогая или причиняя вред всему человечеству. Какова Какие же из них оказывают помощь, а какие вредят? Давайте посмотрим в микроскоп!

Положительная роль бактерий

Эти древние жители планеты словно бы заботятся о своей территории обитания, принося огромную пользу всей планете в общем и человечеству в частности. Положительная роль бактерий прослеживается в различных сферах влияния: на природу, атмосферу, человека. Рассмотрим подробнее каждую из них.

Санитары природы

Все дело в том, что многие бактерии поедают отмершие останки других существ, являясь своеобразными "дворниками", очищающими природу от ненужного хлама и не позволяющими накапливаться отходам жизнедеятельности. В науке это явление именуется сапротрофией. Без подобного рода бактерий мир просто задохнулся бы от массы отходов, которые необходимо постоянно утилизировать. Этим и занимаются многие микроорганизмы, выступающие в роли санитаров.

Сине-зеленые водоросли

А эти цианобактерии, ошибочно ранее называемые водорослями, способны участвовать в фотосинтезе. Положительная роль бактерий данного типа заключается в массовом производстве кислорода. Ученые определили, что в начале времен именно эти мельчайшие организмы начали формировать атмосферу Земли. В результате она оказалась именно такой, какой мы ее привыкли ощущать. Конечно же, в современных условиях окружающей среды кислород в результате фотосинтеза вырабатывают не только сине-зеленые водоросли. Но все же первенство и львиная доля - за ними. А без этих бактерий невозможно было бы формирование флоры и фауны на планете в таком виде, в котором они сегодня существуют.

Круговорот веществ

Еще одна положительная роль бактерий - участие во всемирном круговороте веществ в природе. На суше и на море, в воздухе постоянно происходит глобальный обмен элементами. Все вещества на планете Земля переходят от одного организма к другому. Без микроорганизмов такой переход был бы попросту невозможен. Наиболее изучен наукой процесс круговорота азота, который складывается из нескольких этапов: фиксация, окисление, восстановление (путем гниения или аммонификации). Во всех трех случаях процессы осуществляются при помощи определенных групп бактерий. Это клубеньковые и аэробные микроорганизмы, которые участвуют в процессах разложения и преобразования белка. Учеными выявлено участие этих микроскопических существ в воспроизводстве и преобразовании углекислого газа, серы, железа, фосфора. В настоящее время проводятся дополнительные исследования этих феноменов.

Пищевые цепочки

Какова роль бактерий в контексте питания живых существ? Несмотря на то что эти организмы микроскопически малы, они служат пищей для некоторых более крупных существ. Которыми, в свою очередь, питаются другие. Конечно же, например, для людей бактерии не являются сколько-либо значимой частью питания. Но опосредованно мы все же употребляем их в пищу, сами того не замечая. Яркий пример - продукты бочковой консервации и вся «кисломолочка» (кстати, пиво и вино также являются результатом труда бактерий и грибков). В национальных кухнях народов мира всегда присутствуют подобные продукты.

Для человека

Какова роль в жизни бактерий (для человека)? Микроорганизмы, проживающие в кишечнике, являются приветливыми и беззлобными "соседями". К ним относятся бифидобактерии и бактероиды, а также кишечная палочка, энтерококки, лактобактерии. Все они составляют полезную микрофлору и выполняют защитные и пищеварительные функции. Установлено, что во всем кишечнике масса микроорганизмов составляет около трех килограммов. Это довольно много в процентном соотношении.

Отрицательная роль бактерий

Еще одна отрицательная роль бактерий - участие их в порче съестного. При определенных условиях они способны "съесть" оставленную вне холодильника еду за довольно быстрое время. После чего для людей эти продукты уже становятся непригодными.

Когда мы думаем о своем здоровье, то разделяем наши тела с нашими кишечными бактериями. На самом деле, можно сказать, что многие функции нашего организма зависят от бактерий, которые находятся в нашем кишечнике. Эти бактерии могут сделать нас худыми или толстыми, здоровыми или больными, счастливыми или подавленными. Наука только начинает понимать, как микрофлора кишечника влияет на нашу жизнь. В этой статье мы рассмотрим известную информацию о наших бактериях кишечника, в том числе о том, как они формируют наши тела и наш разум.

Микрофлора кишечника – что это?

Большие сообщества микробов (бактерий, грибков, вирусов), живущих в нашем кишечнике, называются микрофлорой кишечника. Наш кишечник заселен 10 13 – 10 14 (до ста триллионов) бактерий. На самом деле, менее половины клеток в организме человека принадлежат к телу. Более половины клеток нашего организма – это бактерии, населяющие кишечник и кожу.

Ранее считалось, что микробов в организме в десять раз больше, чем клеток тела, но новые расчеты показывают на соотношение близкого к 1:1. В кишечнике взрослого человека содержится 0,2 – 1 кг бактерий.

Кишечные бактерии играют много полезных ролей в наших телах :

• Помогают получить больше энергии из пищи
• Обеспечивают выработку важных витаминов, таких как В и К
• Укрепляют кишечный барьер
• Улучшают работу иммунной системы
• Защищают кишечник от вредных и условно-патогенных микроорганизмов
• Способствуют процессу выработки желчных кислот
• Разлагают токсины и канцерогенные вещества
• Являются необходимым условием для нормального функционирования органов, особенно кишечника и мозга

Несбалансированная микрофлора делает нас более восприимчивыми к инфекциям, иммунным нарушения и воспалениям.

Таким образом, улучшение микрофлоры кишечника — это перспективный подход для борьбы с целым рядом распространенных заболеваний .

Состав кишечной микрофлоры

Состав кишечной микробиоты у африканских детей, проживающих в сельской местности с богатой полисахаридами диетой по сравнению с итальянскими городскими детьми

Наука считает, что наш кишечник населяет более 2.000 видов бактерий. Большинство бактерий в кишечнике (80-90%) принадлежат к 2-м группам: Фирмикутам и Бактероидам .

В тонком кишечнике время движения пищи достаточно короткое и обычно содержатся высокие уровни кислот, кислорода, и противомикробных агентов. Все это ограничивает рост бактерий. Только быстрорастущие бактерии, которые устойчивы к действию кислорода и способны сильно прикрепляться к кишечной стенке, способны выжить в тонком кишечнике.

В отличие от этого, толстый кишечник имеет большое и разнообразное сообщество бактерий. Для своей жизнедеятельности они используют сложные углеводы, которые не перевариваются в тонком кишечнике.

Развитие и старение микрофлоры кишечника

Развитие микрофлоры кишечника в младенческом возрасте и ее влияние на здоровье в более поздней жизни (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1323893017301119)

Ранее наука и медицина считала, что микрофлора кишечника формируется после рождения. Однако некоторые последние исследования показывают, что плацента также может иметь свою собственную уникальную микрофлору. Таким образом, люди могут быть колонизированы бактериями еще во время нахождения в утробе матери.

При обычном рождении кишечник новорожденного получает микробы, как от матери, так и от окружающей среды. При достижении годовалого возраста, каждый человек получает уникальный, свойственный только ему, бактериальный профиль. [И] К 3-м годам жизни состав микрофлоры кишечника ребенка становится похожим на микрофлору взрослого человека. [И]

Однако в ответ на активность гормонов в период полового созревания микрофлора кишечника меняется в очередной раз. В результате возникают различия между мужчинами и женщинами. В большей степени меняется микрофлора у мальчиков под воздействием гормона тестостерона, а у девочек бактерии получают способность изменять свой количественный состав при воздействии менструальных циклов. [И]

Во взрослом возрасте состав кишечной микрофлоры относительно стабилен. Однако, он все еще может быть изменен жизненными событиями, например приемом антибиотиков, стрессом, гиподинамией, ожирением и в большой степени – диетой. [И]

У людей старше 65 лет микробное сообщество смещается в сторону увеличения численности Бактероидов . В целом, бактериальные метаболические процессы, такие, как производство короткоцепочечных жирных кислот (КЖК) сокращаются, в то время как распад белков увеличивается. [И]

Микрофлора открывает новую захватывающую главу в науке

Наука только начинает понимать множество ролей, которые играют кишечные микробы в наших телах. Исследования, посвященные изучению бактерий кишечника, растут в геометрической прогрессии, и большая часть этих исследований совершенно недавние.

Однако, все еще существует много вопросов, которые остаются без ответа. Тем не менее, мы можем ожидать много новых захватывающих прорывов в ближайшие годы.

Как бактерии в кишечнике влияют на ваше здоровье

Микрофлора кишечника производит необходимые витамины

Кишечные бактерии вырабатывают витамины, некоторые из которых мы не способны производить сами [И]:

• Витамин В-12
• Фолиевая кислота / Витамин В-9
• Витамин К
• Рибофлавин / Витамин В-2
• Биотин / Витамин В-7
• Никотиновая кислота / Витамин В-3
• Пантотеновая кислота / Витамин В-5
• Пиридоксин / Витамин В-6
• Тиамин / Витамин В-1

Микрофлора кишечника производит жирные кислоты

Питание и микрофлора кишечника способны регулировать артериальное давление (https://www.nature.com/articles/nrcardio.2017.120)

Кишечные бактерии производят короткоцепочечные жирные кислоты (SCFAs). Эти кислоты включают в себя – бутират, пропионат и ацетат. [И]

Эти SCFAs (короткоцепочечные жирные кислоты) проявляют много важных функций в нашем теле :

• Обеспечивают примерно 10% от суточной калорийности при переваривании пищи. [И]
• Активизируют АМФ и стимулируют похудение [И]
• Пропионат уменьшает , снижает в крови уровень холестерина, а также повышает чувство сытости [И]
• Ацетат уменьшает аппетит [И]
• Бутират уменьшает воспаления и борется с раком [И]
• Ацетат и пропионат увеличивают количество циркулирующих Treg (регуляторных T-клеток), которые способны уменьшать чрезмерные иммунные реакции [И]

Влияние короткоцепочечных жирных кислот на организм и развитие заболеваний (http://www.mdpi.com/2072-6643/3/10/858)

Диеты с большим количеством клетчатки и меньшим количеством мяса , например, вегетарианская или , приводят к увеличению количества SCFAs (короткоцепочечных жирных кислот). [И]

Микрофлора кишечника меняет наш мозг

Кишечные бактерии общаются с нашим мозгом, они способны влиять на наше поведение и умственные способности. [И] Подобное взаимодействие работает в двух направлениях. Микробы кишечника и головной мозг влияют друг на друга, и наука называет связь – «ось кишечник-мозг».

Каким образом кишечник и мозг общаются?

• Через блуждающий нерв и вегетативную нервную систему [И]
• Бактерии вырабатывают серотонин, ГАМК, ацетилхолин, дофамин и норадреналин в кишечнике. Через кровь эти вещества могут проникать в мозг. [И]
• Короткоцепопчечные жирные кислоты (SCFAs) производятся микрофлорой кишечника, которые являются источником энергии для нервных и глиальных клеток в головном мозге. [И]
• Через иммунные клетки и воспалительные цитокины. [И]

Кишечные бактерии могут улучшить-ухудшить настроение и поведение

Когда микрофлора кишечника нарушается в результате инфекции или воспаления, это может ухудшить наше психическое здоровье. Люди с воспалительными заболеваниями кишечника часто проявляют признаки или тревожности. [И]

В другом контролируемом исследовании с 40 здоровыми взрослыми людьми, пробиотики смогли помочь снизить уровень негативных мыслей, проявляемые в виде грустного настроения. [И]

Исследование с участием 710 человек, показало, что ферментированные продукты (с высоким содержанием пробиотиков) могут помочь уменьшить тревожность людей. [И]

Интересно, что когда крысам передается кишечная микрофлора от людей с депрессией, то и у крыс быстро развивается депрессия . [И] С другой стороны,«хорошие» бактерии, такие как Лакто – и Бифидобактерии, снижают тревожность и депрессивные синдромы у тех же крыс. [И] Как оказалось, эти бактерии увеличивают содержание триптофана в крови у крыс. Триптофан необходим для синтеза серотонина (так называемого «гормона счастья»). [И]

Интересно, что стерильные мыши (без кишечных бактерий) проявляли меньшее беспокойство. У них было обнаружено больше серотонина в мозгу (гиппокамп). Подобное спокойное поведение можно было изменить с помощью бактериальной колонизации в их кишечнике, но такое воздействие через микробов достигало результата только у молодых мышей. Это показывает, что микрофлора кишечника играет важную роль в развитии мозга у детей. [И]

Исследование с участием более 1-го миллиона человек показало, что лечение пациентов одним типом антибиотика повышает риск депрессии . Риск развития депрессии или беспокойства повышался при повторном использовании антибиотиков и с увеличением количества одновременного приема разных антибиотиков. [И]

Микрофлора кишечника может улучшить и ухудшить функцию работы мозга

В одном исследовании было продемонстрировано, что негативные изменения в кишечной микрофлоре приводили к ухудшению работы мозга (на примере 35 взрослых и 89 детей). [И]

В другом исследовании у стерильных мышей и у мышей с бактериальными инфекциями были выявлены проблемы с памятью. Но добавление в их рацион пробиотиков в течение 7 дней до и во время инфекционных заболеваний приводило к уменьшению нарушений работы мозга. [И]

Длительное применение антибиотиков у мышей снижало производство новых нервных клеток в мозге (гиппокампе). Но это нарушение было уменьшено или полностью отменено при дополнительном приеме пробиотиков или увеличением физической активности. [И]

Продукты питания могут также влиять на когнитивную функцию, изменяя микрофлору кишечника. Западная диета (высокое содержание насыщенных жиров и сахара) способствует уменьшению в кишечнике у мышей Бактероидов (Bacteroidetes) и увеличению Фимикутов (Firmicutes) вместе с Протеобакериями (Proteobacteria). Подобные изменения связаны с развитием нарушения работы мозга. [И]

Если переносили кишечные бактерии от мышей, которых кормили Западной диетой, другим мышам, то мыши-получатели этой микрофлоры проявляли увеличение тревожности и нарушения в обучении и памяти. [И]

С другой стороны, «хорошие бактерии» помогают улучшить работу мозга. Как было показано в исследованиях, несколько типов пробиотиков смогли улучшить когнитивные способности у подопытных животных. [И]

Микрофлора может сделать вас больше или меньше восприимчивыми к стрессу

Ваши кишечные бактерии определяет способ, которым вы реагируете на стресс. Наша микрофлора программирует гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую ось в самом начале нашей жизни. Это, в свою очередь, определяет нашу реакцию на стресс в дальнейшей жизни . [И]

Кишечные бактерии могут способствовать развитию посттравматического стрессового расстройства (ПТСР). Опыты над животными показали, что дисбаланс в микрофлоре кишечника (дисбактериоз) делает поведение этих животных более восприимчивое к развитию ПТРС после травматического события. [И]

Стерильные мыши проявляют преувеличенные реакции на стресс (у них гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая ось находится в гиперактивном состоянии). Такие животные демонстрируют более низкие показатели BNDF – фактора, который необходим для выживания нервных клеток. Но если эти мыши получали Бифидобактерии в начале своей жизни, то гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая ось восстанавливалась к своему нормальному состоянию. [И]

В исследовании с участием 581 студента было продемонстрировано, что прием пробиотиков на основе Бифидобактерий приводило к уменьшению диареи (или дискомфорта в кишечнике) и к снижению заболевания простудой (гриппом) во время стрессовых состояний (экзаменов). [И]

Аналогичным образом бифидобактерии B.longum снижали уровень стресса (измерялся кортизол) и тревожности у 22 здоровых добровольцев. [И]

Известно, что при беременности материнская иммунная система смещается в сторону Th2 иммунного ответа (противовоспалительного). Такое изменение иммунитета вызывает у ребенка смещение иммунной функции в направление Th2 ответа. [И] Однако, в течение первых недель и месяцев жизни кишечные бактерии помогают младенцам постепенно увеличивать активность воспалительного иммунного ответа Th1 и восстановить баланс Th1/Th2. [И]

У младенцев, родившихся в результате кесарева сечения, с задержкой активируется иммунитет типа Th1. Снижение скорости формирования Тh1 иммунног ответа происходит из-за измененной микрофлоры кишечника. [И]

Микрофлора кишечника защищает от инфекций

Одно из основных преимуществ микрофлоры кишечника заключается в том, что она защищает нас от вредных микробов. [И]

Кишечные бактерии ограждают нас от заражения с помощью [И]:

• Своей борьбы за питательные вещества с вредными бактериями
• Производством побочных продуктов, препятствующих росту или активности опасных бактерий
• Поддержание непроницаемости слизистого барьера кишечника
• Стимуляцией нашего врожденного и адаптивного иммунитета

Стабильное состояние кишечной микрофлоры также предотвращает избыточный рост условно-патогенных микробов. Например, лактобактерии очень важны для предотвращения сильного роста бактерий Кандида albicans . [И]

Антибиотики часто изменяют кишечную флору, тем самым снижая устойчивость против вредных бактерий. [И]

Микрофлора подавляет воспаление

Схема возникновения хронического воспаления при нарушении микрофлоры кишечника (https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fimmu.2017.00942/full)

Кишечные бактерии могут увеличить производство th17 клеток и провоспалительных цитокинов (IL-6, IL-23, IL-1b). Или микрофлора кишечника может содействовать производству циркулирующих иммунных клеток T-reg, тем самым уменьшая воспаление . [И] Оба этих пути развития зависят от того, какая микрофлора находится в вашем кишечнике.

Когда микрофлора выходит из равновесия (дисбактериоз кишечника), то это может увеличить воспаление. Подобное состояние способствует развитию хронических воспалительных заболеваний, таких как ишемическая болезнь сердца, рассеянный склероз, астма и ревматоидный артрит. [И]

Когда мышей лечили антибиотиками, то в их кишечнике серьезно уменьшилось количество антивоспалительных T-reg иммунных клеток и мыши были более склонны к развитию воспаления. [И]

К «хорошим» бактериям, которые способны защищать от воспалительных заболеваний, относят А. muciniphila и F . Prausnitzii . [И]

Бактерии кишечника защищают от аллергии

Разбалансированная микрофлора кишечника увеличивает .

Исследование с участием 1.879 добровольцев показало, что люди с аллергиями имеют более низкое разнообразие их кишечной микрофлоры. У них было уменьшено количество бактерий Clostridiales (производителей бутирата) и увеличена численность бактерий Bacteroidales. [И]

Несколько факторов , которые мешают нормальной жизнедеятельности микрофлоры кишечника и способствуют развитию пищевой аллергии [И]:

• Отсутствие грудного вскармливания при младенчестве
• Применение антибиотиков и ингибиторов желудочной кислоты
• Использование антисептических средств
• Диета с низким уровнем пищевых волокон (клетчатки) с повышенным содержанием жиров.

Дети, которые росли на фермах (сельской местности ), или приезжали туда на длительных отдых, показывают, как правило, низкий риск развития аллергий. Вероятно, это происходит из-за изменения микрофлоры у этих детей, чем у тех, кто проводит свою жизнь в городских условиях. [И]

Другим защитным фактором против пищевой аллергии может быть наличие старших братьев и сестер, или домашних животных. Люди, проживающие в доме вместе с животными, показывают большее разнообразие микрофлоры кишечника. [И]

Два исследования с участием 220 и 260 детей показали, что применение пробиотиков с Лактобактерия рамнозус (Lactobacillus rhamnosus) приводит к быстрому избавлению от разных типов пищевых аллергий. Действие пробиотика обусловлено увеличением бактерий, продуцирующих бутират. [И]

Иммунотерапия вместе с пробиотиком из Lactobacillus rhamnosus привела к 82% излечению аллергий у 62 детей. [И] Наконец, мета-анализ из 25 исследований (4.031 детей) показал, что Lactobacillus rhamnosus снижет риск экземы. [И]

Микрофлора защищает от развития астмы

При обследовании 47 детей, страдающих астмой, у них было выявлено низкое разнообразие бактерий в микрофлоре. Их микрофлора кишечника была похожа на микрофлору младенцев. [И]

По аналогии с пищевой аллергией, люди могут защищать себя и своих детей от развития астмы с помощью улучшения микрофлоры [И]:

• Грудное вскармливание
• Старшие братья и сестры
• Контакт с сельскохозяйственными животными
• Контакт с домашними животными
• Диета с высоким содержанием клетчатки (минимум 23 грамма в сутки)

С другой стороны, антибиотики повышают риск астмы . Два или более курсов антибиотиков во время беременности повышает риск астмы у потомства (на основе изучения 24.690 детей). [И]

Еще одно исследование, проведенное у 142 детей, показало, что использование антибиотиков в раннем возрасте также увеличивало риск астмы. Препараты уменьшали разнообразие микрофлоры кишечника, снижали Актинобактерии и увеличивали Бактероиды. Снижение разнообразия бактериального составляющего кишечника сохранялось в течение более 2-х лет после получения антибиотиков. [И]

У мышей на диете с высоким содержанием клетчатки было выявлено повышенное соотношение бактерий Фирмикутов по отношению к Бактероидам в микрофлоре кишечника. Подобное соотношение увеличивало выработку короткоцепочечных жирных кислот (SCFAs) и защищало от воспалений дыхательных путей. [И]

Стерильные мыши показывают увеличенное число воспалений дыхательных путей. Колонизация их кишечника бактериями от молодых, но не взрослых мышей, защищает от развития этих воспалений. Это указывает на то, что в развитии иммунной системы есть специфическая по времени роль бактерий кишечника. [И]

Микрофлора участвует в развитии воспалительных заболеваний кишечника

Воспалительные заболевания кишечника (ВЗК) обусловлены сочетанием генетических, экологических и бактериальных факторов. ВЗК проявляются в виде язвенного колита и . Считается, что эти заболевания могут быть непосредственно связаны с изменениями в кишечной микрофлоре. [И]

Мета-анализ (7 исследований с участием 706 человек) показал, что люди с ВЗК, как правило, имеют более низкий уровень Бактероидов. [И]

Другой мета-анализ (7 исследований с 252 испытуемыми) показал, чтолюди с воспалительными заболеваниями кишечника имеют больше вредных бактерий, в том числе Кишечной палочки и Шигелл . [И]

Бактерия Faecalibacterium prausnitzii обнаруживается только у человека, является одной из производителей масляной кислоты (бутиратов) и способна защищать от воспалительных заболеваний кишечника. Количество этой бактерии снижено у людей с язвенным колитом и болезнью Крона . [И, И]

Нарушения в микрофлоре кишечника способствуют развитию аутоиммунных заболеваний

Младенцы все меньше и меньше подвержены воздействию микробов. Это может увеличить риск развития у них аутоиммунных расстройств, потому что отсутствие микробов в окружении тормозит развитие их иммунной системы. В результате не производятся в нужном количестве T-reg иммунные клетки, что приводит к потере толерантности к микроорганизмам. [И]

Короткоцепочечные жирные кислоты (SCFAs), производимые кишечными бактериями, способствуют обретению терпимости путем увеличения циркулирующих Т-reg иммунных клеток. [И]

Микрофлора кишечника при диабете 1-го типа

Исследование 8 детей с диабетом 1-го типа установило, что они обладают менее стабильной и менее разнообразной микрофлорой в кишечнике. У них меньше Фирмикутов и больше Бактероидов. [И] В целом, у них было меньше производителей бутирата.

У мышей, склонных к диабету, и получавших антибиотики, вероятность развития диабета была меньше. При приеме антибиотиков у мышей увеличилось количество бактерии А. muciniphila . Это полезные бактерии, которые могут играть защитную роль против аутоиммунного сахарного диабета (диабета 1-го типа) у младенцев. [И]

В другом исследовании было показано, что мыши, склонные к диабету, но получавшие в питании много ферментированных (квашеных) продуктов и богатых клетчаткой, с большей вероятностью могли получить диабет 1-го типа. Такой повышенный риск был связан с увеличением количества Бактероидов и уменьшение Фирмикутов. [И]

Можно сказать, что существуют разные мнения о влиянии измененной микрофлоры на развитие диабета 1-го типа. И пока точно не известно, либо уже измененная микрофлора кишечника стимулирует диабет 1-го типа, или эта микрофлора меняется уже в результате болезни. [И]

Микрофлора кишечника при волчанке

В одном исследовании с участием 40 пациентов с волчанкой было обнаружено, что в микрофлоре этих людей находилось больше Бактероидов и меньше Фирмикутов. [И]

У молодых мышей, склонных к волчанке, в микрофлоре было больше Бактероидов, что похоже на людей. Мыши также демонстрировали меньше лактобактерий. Но добавление ретиноевой кислоты в питание этих мышей происходило восстановление лактобактерий и симптомы волчанки улучшались. [И]

Также Лактобактерии смогли улучшить функцию почек у самок мышей с волчанкой, индуцированной воспалением почек. Это лечение также увеличило время их выживания. Известно, что Лактобактерии уменьшают воспаление в кишечнике путем изменения соотношения между иммунными клетками T-reg/Th17 в сторону увеличения T-reg . Эти циркулирующие клетки T-reg уменьшают уровень цитокина IL-6 и увеличивают уровень IL-10. Этот положительный эффект не наблюдался у самцов, что свидетельствует о гормональной зависимости эффекта воспаления. [И]

У мышей, склонных к волчанке, развиваются изменения в их микрофлоре кишечника, если им давать воду с более кислой pH. В этом случае в из кишечнике увеличивается численность Фирмикутов и уменьшается Бактероидов. Эти мыши показывали меньшее количество антител и у них было замедленное прогрессирование болезни. [И]

Кишечная микрофлора при рассеянном склерозе

Известно, что связан с нарушенной микрофлорой. Диагностируется общее снижение Бактероидов, Фирмикутов и бактерий, вырабатывающих бутират. [И]

У мышей с экспериментальным аутоиммунным энцефаломиелитом (EAE, мышиный эквивалент рассеянного склероза у человека) была нарушена кишечная микрофлора. Антибиотики помогли сделать болезнь менее тяжелой и снизить смертность. [И] Кроме того стерильные мыши показывали более мягкое течение EAE, что было связано с нарушением производства Th17 иммунных клеток (уменьшенное количество). [И]

Когда стерильных мышей колонизировали бактериями, увеличивающими выработку Th17 иммунных клеток, то такие мыши начинали заболевать EAE. С другой стороны, колонизация этих мышей Бактероидами (полезными бактериями) помогало защищать от развития EAE за счет увеличения численности циркулирующих T-reg иммунных клеток. [И]

Микрофлора кишечника при ревматоидной артрите

Наукой доказано, что экологические факторы имеют гораздо большее значение в развитии (РА), чем генная предрасположенность. [И] Эти предрасполагающие факторы включают в себя и здоровье микрофлоры кишечника.

У пациентов с РА было уменьшенное разнообразие микрофлоры . В исследовании с 72 участниками было продемонстрировано, что нарушение микрофлоры было больше при увеличении длительности заболевания и уровня выработке аутоантител. [И]

Известно несколько бактерий, которые непосредственно связаны с развитием ревматоидного артрита: Collinsella, Prevotella corpi и Lactobacillus salivarius . [И] Предрасположенные мыши, колонизированные бактериями Collinsella или Prevotella corpi показывали больший риск развития артрита, а заболевание у них протекало более тяжело. [И]

С другой стороны, бактерии Prevotella histicola снижали частоту и выраженность ревматоидного артрита у мышей. Prevotella histicola снижала активность болезни путем увеличения количества иммунных клеток T-reg и цитокиша IL-10, что уменьшало активацию воспалительных Th17-лимфоцитов. [И]

Некоторые пробиотики показаны для улучшения симптомов у пациентов с ревматоидным артритом [И, И, И]:

• casei (исследование 46 пациентов)
• acidophilus (исследование 60 пациентов)
• B acillus coagulans (исследование 45 пациентов)

Микрофлора кишечника помогает улучшить прочность костей

Кишечные микробы также взаимодействует с нашими костями. Однако до сих пор эта ассоциация изучалась только у животных.

У стерильных мышей увеличивается костная масса. Эти мыши возвращаются в нормальное состояние при получении нормальной микрофлоры кишечника. [И]

Кроме того, антибиотики привели к увеличению плотности костной массы у мышей. [И]

А пробиотики, в основном лактобактерии, улучшили производство костей и их прочность у подопытных животных. [И]

Дисбаланс микрофлоры способствует развитию аутизма

Хронология показывает, что критические сдвиги в созревании кишечника, гормонов и мозга происходят параллельно, и что половая специфичность в этих системах возникает в похожие моменты развития. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4785905/)

До 70% людей с аутизмом демонстрируют проблемы с кишечником . Эти проблемы включают в себя боль в животе, повышенную проницаемость кишечника и серьезные изменения в микрофлоре кишечника. Подобные проблемы означают, что существует прямая связь между нарушениями в кишечнике и работой мозга при аутизме. [И]

Небольшое клиническое исследование с участием 18 детей с аутизмом попыталось включить изменение в микрофлоре с лечением основного заболевания. Такое лечение включало в себя 2-х недельный курс из приема антибиотиков, очищения кишечника и фекальной трансплантации от здоровых доноров. В результате такого лечения у детей произошли сокращения симптомов проблем с кишечником на 80% (запор, диарея, диспепсия и боль в животе). Одновременно были улучшены и поведенческие симптомы основного заболевания. Такое улучшение сохранялось 8 недель после окончания лечения. [И]

Известно, что стерильные мыши проявляют нарушения социальных навыков. Они проявляют чрезмерное самосохранение (похожее на повторяющееся поведение у людей) и в большинстве случаев выбирают нахождение в пустом помещении, чем в присутствии с другой мышью. Если кишечник этих мышей колонизировать кишечными бактериями от здоровых мышей сразу после рождения, то некоторые, но не все, симптомы улучшаются. Это означает, что существует критический период вл время младенчества, когда кишечные бактерии воздействуют на развитие мозга. [И]

У людей, ожирение матери может увеличить риск аутизма у детей. [И] Вероятная причина – это дисбаланс микрофлоры кишечника.

Когда матерей мышей кормили высоким продуктами с высоким содержанием жиров, то их микрофлора кишечника становилась несбалансированной, и у их потомства возникали проблемы в социализации. Если вместе с беременной самкой жили худощавые здоровые животные, то подобные социальные нарушения у рожденных мышей возникали в очень редких случаях. Кроме того один из пробиотиков — Лактобактерии реутери (Lactobacillus reuteri ) также смогли улучшить эти социальные нарушения. [И]

Нарушенная микрофлора кишечника способна внести вклад в развитие болезни Альцгеймера

Стерильные мыши частично защищены от . Колонизация этих мышей бактериями от больных мышей способствовало развитию болезни Альцгеймера. [не рецензируемое исследование [И])

Белок, который образует амилоидные бляшки (b-амилоид) при болезни Альцгеймера, производится кишечными бактериями. Известные бактерии – Кишечная палочка и Сальмонелла энтерика (или сальмонелла кишечная, лат. Salmonella enterica ), находятся в списке многих бактерий, которые вырабатывают b-амилоидные белки и могут способствовать болезни Альцгеймера. [И]

Люди с нарушенной микрофлорой в кишечнике обладают повышенным риском развития болезни Альцгеймера :

• Хроническая грибковая инфекция может увеличить риск болезни Альцгеймера [И]
• Люди с розециа показывают измененную микрофлору кишечника. Они имеют повышенный риск развития слабоумия, в частности болезни Альцгеймера (исследование с участием 5.591.718 людей). [И]
• Пациенты с диабетом умеют 2-х кратный повышенный риск развития болезни Альцгеймера (исследование с участием 1.017 пожилых людей). [И]

Проблемы с микрофлорой кишечника увеличивают риск болезни Паркинсона

Исследование с участием 144 испытуемых показало, чтолюди с имеют измененную микрофлору кишечника. У них было уменьшено количество Prevotellaceae почти на 80%. В то же время было увеличено количество энтеробактерий. [И]

Мыши, склонные к развитию болезни Паркинсона, имеют меньше двигательных аномалий, когда рождаются стерильными. Но если их колонизировали бактериями или давали короткоцепочечные жирные кислоты (SCFAs), то симптомы ухудшались. В этом случае антибиотики смогли помочь улучшить состояние. [И]

Если стерильные мыши, имеющие генетическую предрасположенность к болезни Паркинсона, получали кишечные бактерии от мышей с этой болезнью, то их симптомы становились намного хуже. [И]

Нарушенная микрофлора кишечника способна увеличить риск рака толстой кишки

Исследование 179 человек показало, что люди с диагнозом рака толстой кишки имеют повышенное соотношение Бактероиды/Превотеллы. [И]

В другом исследовании из 27 испытуемых было продемонстрировано, что у людей с раком толстой кишки в кишечнике было больше ацетата и меньше бактерий, производящих бутират. [И]

Кишечные и другие инфекции , а также вредные бактерии нарушают микрофлору кишечника и повышают риск развития рака толстой кишк и:

• Инфекция Стрептококк бовис является фактором риска для развития рака толстой кишки (мета-анализ 24 исследований). [И]
• Бактерия Кишечная палочка усиливает рост опухоли у мышей с воспалением кишечника. [И]

Изменения в микрофлоре кишечника связаны с синдромом хронической усталости

В исследовании со 100 добровольцами было продемонстрировано, что синдром хронической усталости был связан с нарушениями в микрофлоре кишечника. Кроме того эти силу этих нарушений можно было связать с тяжестью заболевания. [И]

Похожее исследование (87 участников) показало, что у пациентов с синдромом хронической усталости уменьшилось бактериальное разнообразие в кишечнике. В частности, наблюдалось уменьшение численности Фирмикут. Кишечник содержал больше воспалительных и меньше противовоспалительных видов бактерий. [И]

Исследование с участием 20 пациентов показало, что физические упражнения вызывали дальнейшие нарушения в микрофлоре кишечника у людей с синдромом хронической усталости . [И] Подобное ухудшение состояние можно объяснить, что при физической нагрузке происходит увеличенное проникновение через кишечный барьер вредных бактерий и их метаболитов, и распространение по кровотоку по телу.

Микрофлора способствует снижению усталости во время физической нагрузки

При опытах на животных было обнаружено, что нормализация микрофлоры кишечника смогла повысить производительность и снизить усталость во время физических тренировок. [И] А вот стерильные мыши показали более короткие дистанции во время испытаний при плавании. [И]

Получение пробиотика Lactobacillus plantarum способствовало увеличению мышечной массы, прочности сжатия лапы и физической работоспособности у мышей. [ И ]

Бактерии кишечника влияют на старение

Изменение содержания бифидобактерий в микрофлоре кишечника с возрастом и риски развития заболеваний

Старение часто ассоциируется с нарушениями в кишечной микрофлоре . [И] Пожилые люди, как правило, имеют общее низкое разнообразие кишечных бактерий. Они показывают очень низкое количество Фирмикут и сильное увеличение Бактероидов. [И]

Дисбактериоз кишечника вызывает хроническое воспаление низкой степени. Это также связано со снижением функции иммунной системы (иммуносенесценция). Оба эти состояния сопровождают многие возрастные заболевания. [И]

Два исследования с участием 168 и 69 жителей России показали, что имели наивысшее бактериальное разнообразие. Они также обладали большим числом полезных бактерий и микробов, производителей бутирата. [И,И]

Стерильные мыши живут дольше. Но если стерильных животных поселить вместе со старыми (но не молодыми) мышами, то у стерильных мышей резко увеличивались провоспалительные цитокины в крови. [И]

, , ]

Шизофрения [И]

Растройство пищевого поведения, нервная анорексия, булимия и психогенное переедание [И]

Болезни почек [И, И]

Псориаз [И]

Крапивница [И]

—————————————————-

Подписывайтесь на КОД ЖИЗНИ :

Микробы, которые живут в человеческом организме, могут даже быть друзьями. Гармония отношений организма, а также нормальной микрофлоры может нарушиться под давлением различных неблагоприятных факторов. Причинами разлада становятся, к примеру, недуги органов желудочно-кишечного тракта, а также острые инфекции, и прежде всего кишечные - брюшной тиф, дизентерия и другие. Возбудители данных заболеваний всегда вызывают воспаление слизистой кишечника, они способствуют размножению условно патогенной микрофлоры, вытесняющей основных обитателей кишечника.

Влияние микробов на здоровье

Видовой состав, распределение, а также число микроорганизмов, попадающих в кишечный тракт, зависят во многом от характера питания. Например, одни из них с едой и питьем перестают получать нужные питательные вещества, и их колонии резко сокращаются. Другие, напротив, получая усиленное питание, стремительно размножаются и заселяют новые участки кишечника. И это приводит к возникновению пищевого дисбактериоза, который характеризуется нарушением работы нашего кишечника. Пищевой дисбактериоз порой наблюдается у грудных детишек, когда переводят их с грудного на смешанное питание. Однако если осуществляется прикорм правильно, то эти явления быстро проходят, пищеварение нормализуется.

Однообразное питание также может привести к пищевому дисбактериозу, например, увлечение современными диетами, когда полностью из рациона исключаются те либо иные продукты. И не случайно порой самые строгие лечебные диеты доктор назначает только лишь в период обострения заболевания.

Ничто не активизирует так условно-патогенную микрофлору, как неправильный прием антибиотиков. Казалось бы, ведь антибиотики - это грозное, а также эффективное оружие против вредных микроорганизмов. Но многие из таких лекарственных препаратов действуют губительно не только на микроорганизмы патогенные, но и на полезную микрофлору.

Во время как полезные виды бактерий подавляются антибиотиками, многие разновидности энтеропатогенной кишечной палочки бурно начинают размножаться, становятся агрессивными врагами – они начинают вырабатывать токсические вещества, а также разрушать эритроциты (это красные клетки крови). Также многие прочие представители полезной микрофлоры теряют свои свойства, вытесняются из кишечника размножившимися антибиотико-устойчивыми микробами, они уже полноценно не могут выполнять свои функции. Они теряют способность регулировать и контролировать рост условно-патогенных микробов, это и приводит к активизации , стафилококков, вульгарного протея, патогенных грибов вида Кандида и прочих. Развившийся в подобном случае дисбактериоз проходит гораздо тяжелее, нежели пищевой. Почти полностью беззащитной становится слизистая оболочка кишечника перед условно-патогенными, а также патогенными микробами. Из-за этого к дисбактериозу зачастую присоединяются острые кишечные инфекции, которые принимают затяжной, хронический характер. Именно поэтому специалисты не устают напоминать нам, каким бедствием для организма может обернуться самолечение такими мощнейшими средствами, как антибиотики.

У некоторых может возникнуть вопрос: разве исключены такие нарушения равновесия микрофлоры кишечника, когда человек антибиотики принимает по рекомендации врача? Врачи стремятся такую возможность свести к минимуму. Проводят они рациональную антибиотикотерапию, важным принципом которой считается сохранение полезной кишечной микрофлоры. Приемы рациональной антибиотикотерапии отрабатываются в клинике и экспериментами, тщательно изучается воздействие того либо иного препарата на разных представителей микрофлоры и подбираются комбинации антибиотиков так, чтобы снизить, нивелировать побочное их действие. В нынешнее время внедряется в клиническую практику все шире селективная деконтаминация. Основан такой метод лекарственной терапии в основном на избирательном уничтожении условнопатогенной микрофлоры, а также на почти полном сохранении микроорганизмов полезных.

Бывают ситуации, когда выбирать не приходится, нужно пожертвовать частью, чтобы спасти целое. Под частью понимается полезная микрофлора, целое - это организм. Например, когда жизни человека угрожает опасность, а так случается при сепсисе - микробном заражения крови либо тяжелой инфекционной болезни, обычно прибегают к огромным дозам антибиотиков действия широкого спектра. Данные меры вполне оправданы, иначе просто не удастся тяжелый недуг победить - спасти человека. Однако как только опасность пройдет, доктора принимают меры, чтобы нормальную микрофлору кишечника восстановить, вновь его заселить полезными микроорганизмами.

У нас в стране производятся биологические эффективные препараты из живых бактерий, которые входят в состав нормальной микрофлоры. Например, бификол, колибактерин и другие, с помощью которых нормализации микробной флоры удается добиться. Назначается лечение в зависимости от результатов исследования (бактериологического), позволяющего определить «микробный климат».

В наше время совершенствованию способов диагностики дисбактермоза уделяется очень пристальное внимание. Сравнительно недавно группа специалистов Института микробиологии и эпидемиологии оригинальный метод разработали, позволяющий определить исчезновение полезной микрофлоры, которая препятствует размножению условно-патогенных микробов. Специалисты, ориентируясь на выраженность дисбактериоза, определяют точные дозы биологических препаратов, а также длительность их применения.

Следует отметить, что дисбактериоз - недуг весьма упорный, требующий длительного и целенаправленного лечения. Восстановить между микробами нормальное соотношение – это полдела, необходимо еще приложить много усилий, чтобы сохранить и поддержать его. Прежде всего следует следить, чтобы питание было разнообразным. Обязательно в рационе должны быть молочнокислые продукты - кефир, ацидофилин, простокваша, и прочие. Молочнокислые бактерии, содержащиеся в таких продуктах, являются антагонистами гнилостной, а также условно-патогенной микрофлоры.

Допускать запоров не стоит: задержка в кишечнике пищи ведет к тому, что в организме начинают преобладать процессы гниения и страдает от этого нормальная микрофлора. Также не выведенные вовремя из организма продукты гниения способны всасываться в кровь, отравляя организм. За регулярностью опорожнения особенно следует следить пожилым людям, поскольку у них запоры чаще бывают.

Хочется подчеркнуть, что нормальное состояние микрофлоры кишечника от многих факторов зависит, а также от того, насколько грамотно мы относимся к рекомендациям специалиста о приеме тех либо иных лекарств, как организованы наше питание и весь образ жизни. Стоит помнить, что нормальная микрофлора всегда нуждается в поддержке.

Хотя взаимодействие между нашим головным мозгом и кишечником изучалось в течение многих лет, оно намного сложнее, чем ранее предполагалось. Оказывается, что наш разум может в какой-то мере контролироваться бактериями кишечника.

Кишечник защищает нас от патогенов, но, в то же время, стимулирует выживание и рост в нем полезных для здоровья бактерий.

Подавляющее большинство этих одноклеточных микроорганизмов живут в толстой кишке, где в 1 грамме содержимого их обитает не менее 1 триллиона.

Оценка количества бактерий в нашем кишечнике является сложной задачей: на сегодняшний день самым приближенным считается предположение, что с каждым актом дефекации наш организм покидает около 40 триллионов бактерий, которые являются главным компонентом стула.

Чтобы представить себе, насколько велика эта цифра, надо принять во внимание, что наше тело состоит из примерно 30 триллионов клеток. Так что, в самом прямом смысле, мы больше бактерии, чем люди.

Большинство наших кишечных микроорганизмов принадлежат к 30-40 видам, но всего в кишечнике может быть до 1000 различных видов. Все вместе они называются микробиомом.

Конечно, бактерии получают пользу из тепла и питательных веществ в нашем кишечнике, но это не односторонние отношения – они также имеют определенное влияние на наш организм.

Некоторые их виды полезны для нас, расщепляя пищевые волокна на жирные кислоты с короткой цепью, которые затем абсорбируются в кишечнике и используются в организме. Они метаболизируют ряд химических соединений и играют важную роль в синтезе витаминов группы В и витамина К.

С другой стороны, недавнее исследование, проведенное в 2013 году, пришло к выводу, что нарушение регуляции кишечных бактерий может быть важным фактором в развитии воспалительных и аутоиммунных заболеваний.

Роль микробиома в сохранении здоровья и развитии заболеваний только начинает приоткрывать свои тайны. Последнее и – возможно – самое значительное открытие – это способность кишечных бактерий влиять на деятельность головного мозга и наше поведение.

Почему кишечник и мозг связаны между собой?

Связи между мозгом и кишечником осуществляются путем гормональных, иммунологических и нервных механизмов, через центральную и энтеральную нервную систему, которые регулируют функции кишечника. Все вместе они называются «ось кишечник-мозг».

Хотя на первый взгляд связи между кишечником и мозгом могут показаться неожиданными, мы все ощущаем их существование. Взаимосвязь между стрессом, беспокойством и учащенным опорожнением кишечника – ни для кого из нас не секрет.

Эти «диалоги» между мозгом и кишечником уже в течение некоторого времени изучаются учеными. Тем не менее, недавно перед исследователями забрезжил новый уровень этого партнерства – они теперь рассматривают влияние нашего микробиома на ось кишечник-мозг. Другими словами, ученые задались вопросом: влияют ли бактерии в нашем кишечнике на нашу психологию и поведение?

Исследователи пока еще только начинают приоткрывать завесу над тайнами оси «мозг-кишечник-микробиом».

Стресс и кишечник

У людей гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система является основным ответчиком на стресс любого вида. Это один из основных компонентов лимбической системы, который активно участвует в эмоциях и памяти.

Стресс активирует гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую систему и приводит к высвобождению кортизола – «гормона стресса» – который оказывает различные эффекты на многие органы, включая головной мозг и кишечник.

Таким образом, реакция мозга на стресс имеет прямое влияние на клетки кишечника, включая эпителиальные и иммунные клетки, энтеральные нейроны, интерстициальные клетки Кахаля (клетки, управляющие перистальтикой кишечника) и энтерохромаффинные клетки (клетки, синтезирующие серотонин).

С другой стороны, все эти клетки также находятся под влиянием нашей армии бактерий. Хотя механизмы, с помощью которыми микробиом регулирует деятельность мозга, менее известны, растет количество научных доказательств о том, что между ними существует двусторонний диалог.

Какие изменения в функциях мозга связывают с микробиомом?

Первые подозрения о том, что микробы могут в некоторой степени контролировать нашу умственную деятельность, появились более 20 лет назад. У пациентов с печеночной энцефалопатией (нарушения функций мозга при печеночной недостаточности) состояние существенно улучшалось после приема пероральных антибиотиков.

Более поздние исследования в 2013 году предоставили дополнительные доказательства того, что микробиом также влияет на состояние беспокойства и депрессивное поведение.

Еще одно важное наблюдение в 2014 году связало дисбиоз (дисбаланс микроорганизмов) с аутизмом. Дети с аутизмом часто имеют ненормальный и менее разнообразный состав бактерий в кишечнике. Одно исследование пришло к выводу: «Мы подозреваем, что кишечные микроорганизмы могут изменять уровень метаболитов, связанных с нейромедиаторами, которые влияют на взаимосвязь между кишечником и мозгом, и/или изменяют функционирование мозга. Корреляция между кишечными бактериями и метаболитами, связанными с нейромедиаторами, – это ступенька к дальнейшему изучению и лучшему пониманию перекрестных взаимосвязей между кишечными бактериями и аутизмом».

Исследователи в 2004 году заметили, что у специально выведенных мышей, не имеющих кишечных бактерий, наблюдалась усиленная реакция гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы на стресс. Дальнейшие эксперименты с использованием таких же мышей продемонстрировали, что отсутствие кишечных бактерий также влияет на функции памяти.

Стерильные мыши были полезным инструментом для изучения оси микробиом-кишечник-мозг. Они помогли доказать, что существует какая-то взаимосвязь, но эти результаты было невозможно экстраполировать на людей, так как в естественных условиях стерильного человека не существует.

Другие исследования использовали различные подходы: одни из них изучали влияние нейроактивных веществ, вырабатываемых микрофлорой кишечника; другие изучали отличия в составе микрофлоры кишечника у людей с психиатрическими или неврологическими заболеваниями.

Эти исследования, в общем, не были убедительными. Даже при обнаружении изменений в кишечной микрофлоре, продолжала существовать извечная проблема курицы и яйца: было ли психиатрическое заболевание вызвано изменением микрофлоры кишечника, или же наоборот – микрофлора кишечника изменилась вследствие нарушений психиатрического состояния пациента? Или существует двустороннее взаимодействие?

Как кишечная микрофлора может влиять на мозг?

Как известно, стресс увеличивает проницаемость слизистой оболочки кишечника; это обеспечивает бактериям более легкий доступ к клеткам энтеральной иммунной и нервной системы. Это может быть один из способов, с помощью которых микроорганизмы влияют на нас. Тем не мерее, был обнаружен другой, более прямой путь.

Одно исследование, используя пищевые патогенны, предоставило доказательства того, что бактерии в кишечнике могут активировать стресс, непосредственно влияя на блуждающий нерв – черепно-мозговой нерв, который иннервирует большое количество внутренних органов, включая верхнюю часть пищеварительного тракта.

Более прямой путь также может включать непосредственный контакт микробиома с чувствительными нейронами энтеральной нервной системы. Исследования 2013 года показали, что эти чувствительные нейроны менее активны у стерильных мышей. После того, как этим мышам дали пробиотики для восстановления микробиома, уровни активности этих нейронов вернулись к норме.

Пробиотики влияют на психологию

Если у стерильных мышей были обнаружены различия в поведении, то следующим был вопрос о том, сможет ли добавление кишечных бактерий вызвать подобные изменения у животных. Мета-анализ, опубликованный в июле 2016 года в Journal of Neurogastroenterology and Motility, сопоставил результаты исследований, изучавших влияние пробиотиков на функционирование центральной нервной системы у людей и животных.

Они проанализировали 25 исследований на животных и 15 исследований на людях, в большинстве из которых применялись бактерии родов Bifidobacterium и Lactobacillus в течение 2-4 недель. Ученые пришли к выводу: «Эти пробиотики показали эффективность в улучшении психических расстройств поведения, включая беспокойство, депрессию, аутизм, обсессивно-компульсивное расстройство, способности памяти».

Другое исследование, опубликованное в 2014 году в PLOS One, обнаружило, что возрастное ухудшение памяти у крыс может быть обращено вспять с помощью повышения уровней микроорганизмов Actinobacteria и Bacterioidetes в кишечнике с помощью пробиотиков.

Будущее оси микробиом-кишечник-мозг

Перед учеными, которые исследуют тайны оси микробиом-кишечник-мозг, впереди еще очень длительный и извилистый путь. Без сомнения, в этом процессе участвует множество различных веществ.

Возмжно, в отдаленном будущем будут созданы лекарственные средства, специфически влияющие на микробиом при различных психиатрических заболеваниях; микробиом может стать системой раннего предупреждение об развитии некоторых болезней и даже диагностическим инструментом.

На данный момент, все, то мы можем сделать – это обдумать влияние, которое бактерии оказывают на наше ежедневное состояние ума. Нас также должно удивить и поразить то, что такие умные люди, каковыми мы себя считаем, частично находятся под контролем одноклеточных форм жизни.

Возможно, нам не помешало бы вспомнить, что бактерии существовали в течение миллиардов лет до появления человека на Земле и, скорее всего, переживут наш вид еще на миллиарды лет.

Мы стараемся дать максимально актуальную и полезную информацию для вас и вашего здоровья. Материалы, размещенные на данной странице, носят информационный характер и предназначены для образовательных целей. Посетители сайта не должны использовать их в качестве медицинских рекомендаций. Определение диагноза и выбор методики лечения остается исключительной прерогативой вашего лечащего врача! Мы не несёт ответственности за возможные негативные последствия, возникшие в результате использования информации, размещенной на сайте сайт

БАКТЕРИИ
обширная группа одноклеточных микроорганизмов, характеризующихся отсутствием окруженного оболочкой клеточного ядра. Вместе с тем генетический материал бактерии (дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК) занимает в клетке вполне определенное место - зону, называемую нуклеоидом. Организмы с таким строением клеток называются прокариотами ("доядерными") в отличие от всех остальных - эукариот ("истинно ядерных"), ДНК которых находится в окруженном оболочкой ядре. Бактерии, ранее считавшиеся микроскопическими растениями, сейчас выделены в самостоятельное царство Monera - одно из пяти в нынешней системе классификации наряду с растениями, животными, грибами и протистами.

Ископаемые свидетельства. Вероятно, бактерии - древнейшая известная группа организмов. Слоистые каменные структуры - строматолиты, - датируемые в ряде случаев началом археозоя (архея), т.е. возникшие 3,5 млрд. лет назад, - результат жизнедеятельности бактерий, обычно фотосинтезирующих, т.н. сине-зеленых водорослей. Подобные структуры (пропитанные карбонатами бактериальные пленки) образуются и сейчас, главным образом у побережья Австралии, Багамских островов, в Калифорнийском и Персидском заливах, однако они относительно редки и не достигают крупных размеров, потому что ими питаются растительноядные организмы, например брюхоногие моллюски. В наши дни строматолиты растут в основном там, где эти животные отсутствуют из-за высокой солености воды или по другим причинам, однако до появления в ходе эволюции растительноядных форм они могли достигать огромных размеров, составляя существенный элемент океанического мелководья, сравнимый с современными коралловыми рифами. В некоторых древних горных породах обнаружены крохотные обугленные сферы, которые также считаются остатками бактерий. Первые ядерные, т.е. эукариотические, клетки произошли от бактерий примерно 1,4 млрд. лет назад.
Экология. Бактерий много в почве, на дне озер и океанов - повсюду, где накапливается органическое вещество. Они живут в холоде, когда столбик термометра чуть превышает нулевую отметку, и в горячих кислотных источниках с температурой выше 90° С. Некоторые бактерии переносят очень высокую соленость среды; в частности, это единственные организмы, обнаруженные в Мертвом море. В атмосфере они присутствуют в каплях воды, и их обилие там обычно коррелирует с запыленностью воздуха. Так, в городах дождевая вода содержит гораздо больше бактерий, чем в сельской местности. В холодном воздухе высокогорий и полярных областей их мало, тем не менее они встречаются даже в нижнем слое стратосферы на высоте 8 км. Густо заселен бактериями (обычно безвредными) пищеварительный тракт животных. Эксперименты показали, что для жизнедеятельности большинства видов они не обязательны, хотя и могут синтезировать некоторые витамины. Однако у жвачных (коров, антилоп, овец) и многих термитов они участвуют в переваривании растительной пищи. Кроме того, иммунная система животного, выращенного в стерильных условиях, не развивается нормально из-за отсутствия стимуляции бактериями. Нормальная бактериальная "флора" кишечника важна также для подавления попадающих туда вредных микроорганизмов.

СТРОЕНИЕ И ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ БАКТЕРИЙ

Бактерии гораздо мельче клеток многоклеточных растений и животных. Толщина их обычно составляет 0,5-2,0 мкм, а длина - 1,0-8,0 мкм. Разглядеть некоторые формы едва позволяет разрешающая способность стандартных световых микроскопов (примерно 0,3 мкм), но известны и виды длиной более 10 мкм и шириной, также выходящей за указанные рамки, а ряд очень тонких бактерий может превышать в длину 50 мкм. На поверхности, соответствующей поставленной карандашом точке, уместится четверть миллиона средних по величине представителей этого царства.
Строение. По особенностям морфологии выделяют следующие группы бактерий: кокки (более или менее сферические), бациллы (палочки или цилиндры с закругленными концами), спириллы (жесткие спирали) и спирохеты (тонкие и гибкие волосовидные формы). Некоторые авторы склонны объединять две последние группы в одну - спириллы. Прокариоты отличаются от эукариот главным образом отсутствием оформленного ядра и наличием в типичном случае всего одной хромосомы - очень длинной кольцевой молекулы ДНК, прикрепленной в одной точке к клеточной мембране. У прокариот нет и окруженных мембранами внутриклеточных органелл, называемых митохондриями и хлоропластами. У эукариот митохондрии вырабатывают энергию в процессе дыхания, а в хлоропластах идет фотосинтез (см. также КЛЕТКА). У прокариот вся клетка целиком (и в первую очередь - клеточная мембрана) берет на себя функцию митохондрии, а у фотосинтезирующих форм - заодно и хлоропласта. Как и у эукариот, внутри бактерии находятся мелкие нуклеопротеиновые структуры - рибосомы, необходимые для синтеза белка, но они не связаны с какими-либо мембранами. За очень немногими исключениями, бактерии не способны синтезировать стеролы - важные компоненты мембран эукариотической клетки. Снаружи от клеточной мембраны большинство бактерий одето клеточной стенкой, несколько напоминающей целлюлозную стенку растительных клеток, но состоящей из других полимеров (в их состав входят не только углеводы, но и аминокислоты и специфические для бактерий вещества). Эта оболочка не дает бактериальной клетке лопнуть, когда в нее за счет осмоса поступает вода. Поверх клеточной стенки часто находится защитная слизистая капсула. Многие бактерии снабжены жгутиками, с помощью которых они активно плавают. Жгутики бактерий устроены проще и несколько иначе, чем аналогичные структуры эукариот.

"ТИПИЧНАЯ" БАКТЕРИАЛЬНАЯ КЛЕТКА и ее основные структуры.

Сенсорные функции и поведение. Многие бактерии обладают химическими рецепторами, которые регистрируют изменения кислотности среды и концентрацию различных веществ, например сахаров, аминокислот, кислорода и диоксида углерода. Для каждого вещества существует свой тип таких "вкусовых" рецепторов, и утрата какого-то из них в результате мутации приводит к частичной "вкусовой слепоте". Многие подвижные бактерии реагируют также на колебания температуры, а фотосинтезирующие виды - на изменения освещенности. Некоторые бактерии воспринимают направление силовых линий магнитного поля, в том числе магнитного поля Земли, с помощью присутствующих в их клетках частичек магнетита (магнитного железняка - Fe3O4). В воде бактерии используют эту свою способность для того, чтобы плыть вдоль силовых линий в поисках благоприятной среды. Условные рефлексы у бактерий неизвестны, но определенного рода примитивная память у них есть. Плавая, они сравнивают воспринимаемую интенсивность стимула с ее прежним значением, т.е. определяют, стала она больше или меньше, и, исходя из этого, сохраняют направление движения или изменяют его.
Размножение и генетика. Бактерии размножаются бесполым путем: ДНК в их клетке реплицируется (удваивается), клетка делится надвое, и каждая дочерняя клетка получает по одной копии родительской ДНК. Бактериальная ДНК может передаваться и между неделящимися клетками. При этом их слияния (как у эукариот) не происходит, число особей не увеличивается, и обычно в другую клетку переносится лишь небольшая часть генома (полного набора генов), в отличие от "настоящего" полового процесса, при котором потомок получает по полному комплекту генов от каждого родителя. Такой перенос ДНК может осуществляться тремя путями. При трансформации бактерия поглощает из окружающей среды "голую" ДНК, попавшую туда при разрушении других бактерий или сознательно "подсунутую" экспериментатором. Процесс называется трансформацией, поскольку на ранних стадиях его изучения основное внимание уделялось превращению (трансформации) таким путем безвредных организмов в вирулентные. Фрагменты ДНК могут также переноситься от бактерии к бактерии особыми вирусами - бактериофагами. Это называется трансдукцией. Известен также процесс, напоминающий оплодотворение и называемый конъюгацией: бактерии соединяются друг с другом временными трубчатыми выростами (копуляционными фимбриями), через которые ДНК переходит из "мужской" клетки в "женскую". Иногда в бактерии присутствуют очень мелкие добавочные хромосомы - плазмиды, которые также могут переноситься от особи к особи. Если при этом плазмиды содержат гены, обусловливающие резистентность к антибиотикам, говорят об инфекционной резистентности. Она важна с медицинской точки зрения, поскольку может распространяться между различными видами и даже родами бактерий, в результате чего вся бактериальная флора, скажем кишечника, становится устойчивой к действию определенных лекарственных препаратов.

МЕТАБОЛИЗМ

Отчасти в силу мелких размеров бактерий интенсивность их метаболизма гораздо выше, чем у эукариот. При самых благоприятных условиях некоторые бактерии могут удваивать свою общую массу и численность примерно каждые 20 мин. Это объясняется тем, что ряд их важнейших ферментных систем функционирует с очень высокой скоростью. Так, кролику для синтеза белковой молекулы требуются считанные минуты, а бактерии - секунды. Однако в естественной среде, например в почве, большинство бактерий находится "на голодном пайке", поэтому если их клетки и делятся, то не каждые 20 мин, а раз в несколько дней.
Питание. Бактерии бывают автотрофами и гетеротрофами. Автотрофы ("сами себя питающие") не нуждаются в веществах, произведенных другими организмами. В качестве главного или единственного источника углерода они используют его диоксид (CO2). Включая CO2 и другие неорганические вещества, в частности аммиак (NH3), нитраты (NO-3) и различные соединения серы, в сложные химические реакции, они синтезируют все необходимые им биохимические продукты. Гетеротрофы ("питающиеся другим") используют в качестве основного источника углерода (некоторым видам нужен и CO2) органические (углеродсодержащие) вещества, синтезированные другими организмами, в частности сахара. Окисляясь, эти соединения поставляют энергию и молекулы, необходимые для роста и жизнедеятельности клеток. В этом смысле гетеротрофные бактерии, к которым относится подавляющее большинство прокариот, сходны с человеком.
Главные источники энергии. Если для образования (синтеза) клеточных компонентов используется в основном световая энергия (фотоны), то процесс называется фотосинтезом, а способные к нему виды - фототрофами. Фототрофные бактерии делятся на фотогетеротрофов и фотоавтотрофов в зависимости от того, какие соединения - органические или неорганические - служат для них главным источником углерода. Фотоавтотрофные цианобактерии (сине-зеленые водоросли), как и зеленые растения, за счет световой энергии расщепляют молекулы воды (H2O). При этом выделяется свободный кислород (1/2O2) и образуется водород (2H+), который, можно сказать, превращает диоксид углерода (CO2) в углеводы. У зеленых и пурпурных серных бактерий световая энергия используется для расщепления не воды, а других неорганических молекул, например сероводорода (H2S). В результате также образуется водород, восстанавливающий диоксид углерода, но кислород не выделяется. Такой фотосинтез называется аноксигенным. Фотогетеротрофные бактерии, например пурпурные несерные, используют световую энергию для получения водорода из органических веществ, в частности изопропанола, но его источником у них может служить и газообразный H2. Если основной источник энергии в клетке - окисление химических веществ, бактерии называются хемогетеротрофами или хемоавтотрофами в зависимости от того, какие молекулы служат главным источником углерода - органические или неорганические. У первых органика дает как энергию, так и углерод. Хемоавтотрофы получают энергию при окислении неорганических веществ, например водорода (до воды: 2H4 + O2 в 2H2O), железа (Fe2+ в Fe3+) или серы (2S + 3O2 + 2H2O в 2SO42- + 4H+), а углерод - из СO2. Эти организмы называют также хемолитотрофами, подчеркивая тем самым, что они "питаются" горными породами.
Дыхание. Клеточное дыхание - процесс высвобождения химической энергии, запасенной в "пищевых" молекулах, для ее дальнейшего использования в жизненно необходимых реакциях. Дыхание может быть аэробным и анаэробным. В первом случае для него необходим кислород. Он нужен для работы т.н. электронотранспортной системы: электроны переходят от одной молекулы к другой (при этом выделяется энергия) и в конечном итоге присоединяются к кислороду вместе с ионами водорода - образуется вода. Анаэробным организмам кислород не нужен, а для некоторых видов этой группы он даже ядовит. Высвобождающиеся в ходе дыхания электроны присоединяются к другим неорганическим акцепторам, например нитрату, сульфату или карбонату, или (при одной из форм такого дыхания - брожении) к определенной органической молекуле, в частности к глюкозе. См. также МЕТАБОЛИЗМ.

КЛАССИФИКАЦИЯ

У большинства организмов видом принято считать репродуктивно изолированную группу особей. В широком смысле это означает, что представители данного вида могут давать плодовитое потомство, спариваясь только с себе подобными, но не с особями других видов. Таким образом, гены конкретного вида, как правило, не выходят за его пределы. Однако у бактерий может происходить обмен генами между особями не только разных видов, но и разных родов, поэтому правомерно ли применять здесь привычные концепции эволюционного происхождения и родства, не вполне ясно. В связи с этой и другими трудностями общепринятой классификации бактерий пока не существует. Ниже приведен один из широко используемых ее вариантов.
ЦАРСТВО MONERA

Тип Gracilicutes (тонкостенные грамотрицательные бактерии)

Класс Scotobacteria (нефотосинтезирующие формы, например миксобактерии) Класс Anoxyphotobacteria (не выделяющие кислорода фотосинтезирующие формы, например пурпурные серные бактерии) Класс Oxyphotobacteria (выделяющие кислород фотосинтезирующие формы, например цианобактерии)

Тип Firmicutes (толстостенные грамположительные бактерии)

Класс Firmibacteria (формы с жесткой клеткой, например клостридии)
Класс Thallobacteria (разветвленные формы, например актиномицеты)

Тип Tenericutes (грамотрицательные бактерии без клеточной стенки)

Класс Mollicutes (формы с мягкой клеткой, например микоплазмы)

Тип Mendosicutes (бактерии с неполноценной клеточной стенкой)

Класс Archaebacteria (древние формы, например метанобразующие)

Домены. Недавние биохимические исследования показали, что все прокариоты четко разделяются на две категории: маленькую группу архебактерий (Archaebacteria - "древние бактерии") и всех остальных, называемых эубактериями (Eubacteria - "истинные бактерии"). Считается, что архебактерии по сравнению с эубактериями примитивнее и ближе к общему предку прокариот и эукариот. От прочих бактерий они отличаются несколькими существенными признаками, включая состав молекул рибосомной РНК (pРНК), участвующей в синтезе белка, химическую структуру липидов (жироподобных веществ) и присутствие в клеточной стенке вместо белково-углеводного полимера муреина некоторых других веществ. В приведенной выше системе классификации архебактерии считаются лишь одним из типов того же царства, которое объединяет и всех эубактерий. Однако, по мнению некоторых биологов, различия между архебактериями и эубактериями настолько глубоки, что правильнее рассматривать архебактерии в составе Monera как особое подцарство. В последнее время появилось еще более радикальное предложение. Молекулярный анализ выявил между двумя этими группами прокариот столь существенные различия в структуре генов, что присутствие их в рамках одного царства организмов некоторые считают нелогичным. В связи с этим предложено создать таксономическую категорию (таксон) еще более высокого ранга, назвав ее доменом, и разделить все живое на три домена - Eucarya (эукариоты), Archaea (архебактерии) и Bacteria (нынешние эубактерии).

ЭКОЛОГИЯ

Две важнейшие экологические функции бактерий - фиксация азота и минерализация органических остатков.
Азотфиксация. Связывание молекулярного азота (N2) с образованием аммиака (NH3) называется азотфиксацией, а окисление последнего до нитрита (NO-2) и нитрата (NO-3) - нитрификацией. Это жизненно важные для биосферы процессы, поскольку растениям необходим азот, но усваивать они могут лишь его связанные формы. В настоящее время примерно 90% (ок. 90 млн. т) годового количества такого "фиксированного" азота дают бактерии. Остальное количество производится химическими комбинатами или возникает при разрядах молний. Азот воздуха, составляющий ок. 80% атмосферы, связывается в основном грамотрицательным родом ризобиум (Rhizobium) и цианобактериями. Виды ризобиума вступают в симбиоз примерно с 14 000 видов бобовых растений (семейство Leguminosae), к которым относятся, например, клевер, люцерна, соя и горох. Эти бактерии живут в т.н. клубеньках - вздутиях, образующихся на корнях в их присутствии. Из растения бактерии получают органические вещества (питание), а взамен снабжают хозяина связанным азотом. За год таким способом фиксируется до 225 кг азота на гектар. В симбиоз с другими азотфиксирующими бактериями вступают и небобовые растения, например ольха. Цианобактерии фотосинтезируют, как зеленые растения, с выделением кислорода. Многие из них способны также фиксировать атмосферный азот, потребляемый затем растениями и в конечном итоге животными. Эти прокариоты служат важным источником связанного азота почвы в целом и рисовых чеков на Востоке в частности, а также главным его поставщиком для океанских экосистем.
Минерализация. Так называется разложение органических остатков до диоксида углерода (CO2), воды (H2O) и минеральных солей. С химической точки зрения, этот процесс эквивалентен горению, поэтому он требует большого количества кислорода. В верхнем слое почвы содержится от 100 000 до 1 млрд. бактерий на 1 г, т.е. примерно 2 т на гектар. Обычно все органические остатки, попав в землю, быстро окисляются бактериями и грибами. Более устойчиво к разложению буроватое органическое вещество, называемое гуминовой кислотой и образующееся в основном из содержащегося в древесине лигнина. Оно накапливается в почве и улучшает ее свойства.

БАКТЕРИИ И ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

Учитывая разнообразие катализируемых бактериями химических реакций, неудивительно, что они широко используются в производстве, в ряде случаев с глубокой древности. Славу таких микроскопических помощников человека прокариоты делят с грибами, в первую очередь - дрожжами, которые обеспечивают большую часть процессов спиртового брожения, например при изготовлении вина и пива. Сейчас, когда стало возможным вводить в бактерии полезные гены, заставляя их синтезировать ценные вещества, например инсулин, промышленное применение этих живых лабораторий получило новый мощный стимул. См. также ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ.
Пищевая промышленность. В настоящее время бактерии применяются этой отраслью в основном для производства сыров, других кисломолочных продуктов и уксуса. Главные химические реакции здесь - образование кислот. Так, при получении уксуса бактерии рода Acetobacter окисляют этиловый спирт, содержащийся в сидре или других жидкостях, до уксусной кислоты. Аналогичные процессы происходят при квашении капусты: анаэробные бактерии сбраживают содержащиеся в листьях этого растения сахара до молочной кислоты, а также уксусной кислоты и различных спиртов.
Выщелачивание руд. Бактерии применяются для выщелачивания бедных руд, т.е. переведения из них в раствор солей ценных металлов, в первую очередь меди (Cu) и урана (U). Пример - переработка халькопирита, или медного колчедана (CuFeS2). Кучи этой руды периодически поливают водой, в которой присутствуют хемолитотрофные бактерии рода Thiobacillus. В процессе своей жизнедеятельности они окисляют серу (S), образуя растворимые сульфаты меди и железа: CuFeS2 + 4O2 в CuSO4 + FeSO4. Такие технологии значительно упрощают получение из руд ценных металлов; в принципе, они эквивалентны процессам, протекающим в природе при выветривании горных пород.
Переработка отходов. Бактерии служат также для превращения отходов, например сточных вод, в менее опасные или даже полезные продукты. Сточные воды - одна из острых проблем современного человечества. Их полная минерализация требует огромных количеств кислорода, и в обычных водоемах, куда принято сбрасывать эти отходы, его для их "обезвреживания" уже не хватает. Решение заключается в дополнительной аэрации стоков в специальных бассейнах (аэротенках): в результате бактериям-минерализаторам хватает кислорода для полного разложения органики, и одним из конечных продуктов процесса в наиболее благоприятных случаях становится питьевая вода. Остающийся по ходу дела нерастворимый осадок можно подвергнуть анаэробному брожению. Чтобы такие водоочистные установки отнимали как можно меньше места и денег, необходимо хорошее знание бактериологии.
Другие пути использования. К другим важным областям промышленного применения бактерий относится, например, мочка льна, т.е. отделение его прядильных волокон от других частей растения, а также производство антибиотиков, в частности стрептомицина (бактериями рода Streptomyces).

БОРЬБА С БАКТЕРИЯМИ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Бактерии приносят не только пользу; борьба с их массовым размножением, например в пищевых продуктах или в водных системах целлюлозно-бумажных предприятий, превратилась в целое направление деятельности. Пища портится под действием бактерий, грибов и собственных вызывающих автолиз ("самопереваривание") ферментов, если не инактивировать их нагреванием или другими способами. Поскольку главная причина порчи все-таки бактерии, разработка систем эффективного хранения продовольствия требует знания пределов выносливости этих микроорганизмов. Одна из наиболее распространенных технологий - пастеризация молока, убивающая бактерии, которые вызывают, например, туберкулез и бруцеллез. Молоко выдерживают при 61-63° С в течение 30 мин или при 72-73° С всего 15 с. Это не ухудшает вкуса продукта, но инактивирует болезнетворные бактерии. Пастеризовать можно также вино, пиво и фруктовые соки. Давно известна польза хранения пищевых продуктов на холоде. Низкие температуры не убивают бактерий, но не дают им расти и размножаться. Правда, при замораживании, например, до -25° С численность бактерий через несколько месяцев снижается, однако большое количество этих микроорганизмов все же выживает. При температуре чуть ниже нуля бактерии продолжают размножаться, но очень медленно. Их жизнеспособные культуры можно хранить почти бесконечно долго после лиофилизации (замораживания - высушивания) в среде, содержащей белок, например в сыворотке крови. К другим известным методам хранения пищевых продуктов относятся высушивание (вяление и копчение), добавка больших количеств соли или сахара, что физиологически эквивалентно обезвоживанию, и маринование, т.е. помещение в концентрированный раствор кислоты. При кислотности среды, соответствующей pH 4 и ниже, жизнедеятельность бактерий обычно сильно тормозится или прекращается.

БАКТЕРИИ И БОЛЕЗНИ

ИЗУЧЕНИЕ БАКТЕРИЙ

Многие бактерии нетрудно выращивать в т.н. культуральной среде, в состав которой могут входить мясной бульон, частично переваренный белок, соли, декстроза, цельная кровь, ее сыворотка и другие компоненты. Концентрация бактерий в таких условиях обычно достигает примерно миллиарда на кубический сантиметр, в результате чего среда становится мутной. Для изучения бактерий необходимо уметь получать их чистые культуры, или клоны, представляющие собой потомство одной-единственной клетки. Это нужно, например, для определения того, какой вид бактерии инфицировал больного и к какому антибиотику данный вид чувствителен. Микробиологические образцы, например, взятые из горла или ран мазки, пробы крови, воды или других материалов, сильно разводят и наносят на поверхность полутвердой среды: на ней из отдельных клеток развиваются округлые колонии. Отверждающим культуральную среду агентом обычно служит агар - полисахарид, получаемый из некоторых морских водорослей и почти ни одним видом бактерий не перевариваемый. Агаровые среды используют в виде "косячков", т.е. наклонных поверхностей, образующихся в стоящих под большим углом пробирках при застывании расплавленной культуральной среды, или в виде тонких слоев в стеклянных чашках Петри - плоских круглых сосудах, закрываемых такой же по форме, но чуть большей по диаметру крышкой. Обычно через сутки бактериальная клетка успевает размножиться настолько, что образует легко заметную невооруженным глазом колонию. Ее можно перенести на другую среду для дальнейшего изучения. Все культуральные среды должны быть перед началом выращивания бактерий стерильными, а в дальнейшем следует принимать меры против поселения на них нежелательных микроорганизмов. Чтобы рассмотреть выращенные таким способом бактерии, прокаливают на пламени тонкую проволочную петлю, прикасаются ею сначала к колонии или мазку, а затем - к капле воды, нанесенной на предметное стекло. Равномерно распределив взятый материал в этой воде, стекло высушивают и два-три раза быстро проводят над пламенем горелки (сторона с бактериями должна быть обращена вверх): в результате микроорганизмы, не повреждаясь, прочно прикрепляются к субстрату. На поверхность препарата капают краситель, затем стекло промывают в воде и вновь сушат. Теперь можно рассматривать образец под микроскопом. Чистые культуры бактерий идентифицируют главным образом по их биохимическим признакам, т.е. определяют, образуют ли они из определенных сахаров газ или кислоты, способны ли переваривать белок (разжижать желатину), нуждаются ли для роста в кислороде и т.д. Проверяют также, окрашиваются ли они специфическими красителями. Чувствительность к тем или иным лекарственным препаратам, например антибиотикам, можно выяснить, поместив на засеянную бактериями поверхность маленькие диски из фильтровальной бумаги, пропитанные данными веществами. Если какое-либо химическое соединение убивает бактерии, вокруг соответствующего диска образуется свободная от них зона.

Энциклопедия Кольера. - Открытое общество . 2000 .