Влияние микробиома на старение. The impact of the microbiome on aging.

Микробиом человека – это миллиарды дружественных бактерий, от которых зависит сохранение здоровья. В последние годы было проведено множество исследований, показавших, что с годами меняется количественный и качественный состав микробиоты – именно эти трансформации лежат в основе развития многих возрастных нарушений, включая сахарный диабет и болезнь Альцгеймера. А следовательно, микробиом влияет и на процессы старения.

Состав микробиома человека меняется на протяжении всей жизни, однако самые заметные колебания наблюдаются в детском и пожилом возрасте. Эти же периоды характеризуются наибольшей уязвимостью иммунной системы для различных возбудителей.

Сегодня все чаще рассматривают человека как организм, чье здоровье зависит не только от информации, зашифрованной в собственной ДНК, но и от миллиардов микробных генов. Как же микробиом влияет на поддержание функций самых разных органов? И как микробиота способствует возникновению возрастных заболеваний и ускоряет процессы старения?

Причины возрастных изменений в микробиоме человека 

Многие болезни, которые появляются у человека с возрастом – это следствие «погрешностей» в образе жизни: в более молодые годы их развитие «сдерживалось» компенсаторными механизмами. Изменения в составе микробиома не являются исключением. На протяжении всей жизни чувствительная биопленка в кишечнике постоянно подвергается воздействию неблагоприятных факторов. В их числе: 

• питание с избытком рафинированных продуктов, сладкого, фастфуда; при дефиците грубых пищевых волокон, необходимых для размножения бактерий;
• лечение антибиотиками; 
• стрессы, оказывающие угнетающее воздействие на микробиом;
• перенесенные заболевания, в том числе инфекционные поражения кишечника;
• неблагоприятная экология.

Кроме того, с возрастом к уже накопленным «поломкам» присоединяются и проблемы, обусловленные возрастом: 

• ухудшается переработка пищи из-за потери зубов и снижения тонуса жевательных мышц. Неспособность качественно пережевывать пищу обедняет рацион, поэтому дефицит пищевых волокон, необходимых бактериям, прогрессирует; 
• снижается активность пищеварительных желез, что ведет к недостатку ферментов и , опять же, ухудшению переваривания пищи; 
• чаще развиваются воспалительные процессы в желудочно-кишечном тракте: вероятность выявления у пожилых людей бактерии Helicobacter pylori, вызывающей гастриты и язвы, гораздо выше, чем в молодом возрасте;
• из-за ухудшения нервной и гормональной регуляции, снижения тонуса мускулатуры кишечной стенки повышается склонность к развитию запоров. Застой в кишечнике приводит к накоплению побочных продуктов пищеварения, созданию условия для размножения болезнетворных микробов, что приводит к воспалениям; 
• прием большого количества лекарств, многие из которых влияют на работу кишечника: например, популярные сердечные препараты и антидепрессанты часто вызывают запоры.

Все эти негативные факторы – как «накопленные» в течение жизни, так и возникшие из-за возрастных изменений – неизбежно влияют на микробное благополучие в кишечнике. Это создает условия для развития неблагоприятных изменений, которые сказываются не только на работе кишечника, но и на состоянии всех систем организма. 

Как меняется состав микробиома с возрастом? 

Американские биотехнологи провели исследование, в ходе которого изучили свыше 3,5 тысяч образцов кишечного микробиома, полученного от 1165 людей из трех возрастных групп: 20-39 лет, 40-59 лет и 60-90 лет.

Программа получала информацию о возрасте человека, предоставившего конкретный образец – таким образом формировался алгоритм, способный выявить взаимосвязь между составом микробиоты и возрастом человека.

На последнем этапе исследования перед программой стояла задача «предположить» возраст человека, ориентируясь на микробный состав биологического образца. 

Ученые сравнили результаты, которые выдала программа, и реальный возраст участников: погрешность составляла не более четырех лет. Это доказало, что кишечный микробиом можно рассматривать в качестве маркера биологического возраста человека.

Некоторых микробов стало больше, например, бактерий Eubacterium hallii, играющих важную роль в обменных процессах в кишечнике. Количество других представителей микробиома уменьшилось, например, Bacteroides vulgatus, принимающих важное участие в процессе переваривания клетчатки, в питании клеток слизистой оболочки кишечника блокирующих воспаление. 

Возрастная трансформация микробиома также изучалась в ходе исследования, проведенного в Университете Болоньи (Италия). Здесь в поле зрения ученых оказались не только люди среднего и пожилого возраста, но и долгожители, возраст которых составлял 100 лет и более. Анализ микробиома проводился не в биологических образцах, а в кишечнике живого человека. Участники эксперимента проглотили микрочипы, способные проводить генетический анализ микроорганизмов. 

Оказалось, что состав микробиоты кишечника у людей среднего и пожилого возраста имеет мало различий, но по мере приближения человека к вековому рубежу происходит изменение микробного пейзажа. Наблюдается

• увеличение числа условно-патогенных микробов, которые в малых количествах не опасны и помогают поддерживать в тонусе иммунитет, а при повышении концентрации могут вызывать воспаления в кишечнике и других органах.
• снижается число бактерий-симбионтов, которые активно вырабатывают ценные жирные кислоты, необходимые для нормальной работы кишечника и предотвращения воспалений. 

«Бактериальной меткой» долгожителей оказался микроб Eubacterium limosum: у людей, перешагнувших 100-летний рубеж, его содержание было повышено в 10 и более раз по сравнению с более молодыми участниками. Eubacterium limosum принимает участие в образовании жирных кислот и защите кишечника от воспалений. Известно, что количество этих микробов повышается, когда человек употребляет много растительной пищи.

На сегодняшний день остается неясным, является ли повышение числа Eubacterium limosum одной из причин долгой жизни людей или естественным следствием правильного образа жизни, в том числе, здорового питания, которые и служат основной предпосылкой долголетия. 

Как меняется функция микробиома по мере старения? 

По данным итальянских ученых, которые проанализировали геном бактерий, преобладающих в кишечнике пожилых людей, основные «возрастные» трансформации микробиома и изменения в организме, к которым они приводят выглядят примерно так:

Изменения в микробиоме, которые происходят по мере старения	Последствия для организма
Снижение способности расщеплять углеводы.	Ухудшается усвоение продуктов, богатых клетчаткой, развивается дефицит пищевых волокон, необходимых для размножения бактерий-симбионтов, двигательной активности кишечника, выведения «плохих» жиров и токсинов.
Усиление способности расщеплять белки.	Активизируется распад белков в кишечнике: в пищеварительном тракте начинают преобладать процессы гниения.   Снижается поступление в организм незаменимых аминокислот, таких как лейцин, изолейцин, валин, необходимых для протекания многих клеточных процессов, построения мышц, образования ферментов.  Таким образом, даже при достаточном потреблении белковых продуктов организм пожилого человека страдает от дефицита белка. Это приводит к мышечной атрофии, обменным нарушениям.
Снижение активности генов, «программирующих»  образование высших (летучих) жирных кислот.	Синтез летучих жирных кислот – одна из ключевых функций кишечного микробиома. Это необходимый питательный субстрат для клеток слизистой оболочки кишечника. Жирные кислоты влияют на весь энергетический обмен в организме – как с участием жиров, так и углеводов, также они выступают в качестве гормоноподобных веществ, влияющих на работу всей эндокринной системы.  Дефицит жирных кислот, обусловленный возрастными изменениями микробиома, приводит к нарушению метаболизма, развитию ожирения, сахарному диабету, дефициту энергии, быстрому старению клеток кишечника и.. по замкнутому кругу.
Повышение активности генов, участвующих в метаболизме аминокислоты триптофана.	Происходит разрушение триптофана в кишечнике и снижение его уровня в организме. Аминокислота триптофан необходима для борьбы с воспалением. Кроме того, доказана роль триптофана в профилактике возрастной деменции. Дефицит триптофана приводит к ухудшению когнитивных навыков и повышает риск развития болезни Альцгеймера.
Повышение концентрации генов, принадлежащих патогенным микроорганизмам.	Это приводит к ослаблению защитных свойств биопленки, покрывающей слизистую кишечника. В результате начинают активно размножаться условно-патогенные микроорганизмы, чей рост ранее подавлялся защитными бактериями. Микробы становятся источником воспаления, а продукты их метаболизма меняют кишечную среду, делая ее неблагоприятной для работы ферментов и размножения полезных бактерий. В результате нарушаются процессы пищеварения, в кишечнике накапливаются токсины, которые легко проникают через стенку кишечника, приводя к хроническому отравлению организма.

Выводы:

1. Еще до наступления неблагоприятной трансформации микробиоты можно принять меры, поддерживая бактерий-симбионтов правильным питанием, богатым пищевыми волокнами, а также приемом продуктов-пробиотиков.
2. Корректировать изменения микробиома в пожилом возрасте также необходимо диетой, богатой овощами и фруктами, снизить количество продуктов, вызывающих брожение в кишечнике: к их числу относятся белый хлеб, сдоба, сахар, рафинированные крупы. 

Всем здоровья!

На Главную.