НОВЫЕ ГРАНИ НАШЕЙ МИКРОБИОТЫ

Бухарин Олег Валерьевич

Советский и российский микробиолог.

Главный научный сотрудник лаборатории инфекционной симбиологии Института клеточного и внутриклеточного симбиоза Уральского отделения Российской академии наук.

Академик РАН и РАМН.

Заслуженный деятель науки РФ.

Орден «За заслуги перед Отечеством» IV степени.

Орден Почёта.

Премия РАМН по микробиологии имени В. Д. Тимакова.

Премия РАН по биологии имени И. И. Мечникова.

Премия Правительства РФ в области науки и техники за 2003 и за 2010 год. Медаль «За трудовую доблесть».

На объединенном Съезде физиологов и биохимиков СНГ (Сочи, 06.10.2019 г.) академик О. В. Бухарин был награждён золотой медалью им. И.И. Мечникова за доклад «Инфектология: от И.И. Мечникова до наших дней».

«Радость видеть и понимать есть самый прекрасный дар Природы» (А. Эйнштейн). Я вспомнил эти слова учёного в трудное для нас время, когда население планеты борется с коронавирусом. Да, эти лилипуты микробного мира заставляют нас искать новые способы борьбы с ними, новые природоподобные защитные технологии, включая интеллектуально-научный потенциал человечества.

Так кто же нам может помочь в этом сражении? Прежде всего сами микроорганизмы, только собственные, обитающие в нашем организме. Другими словами, та же самая известная микрофлора кишечника — микробиота — наш верный друг и помощник. Справедливости ради следует сказать, что в настоящее время в микробиологии наметился буквально бум или, точнее, «сенсация».

За рубежом появились научные работы и обзоры с названием: «Как микробы управляют нами».

Систематическое изучение роли микробиоты в жизнедеятельности самого организма человека пополняется новыми сведениями, расширяя наши представления о функциональной нагрузке в сохранении здоровья человека, его внутреннего равновесия — гомеостаза.

Следует признать, что в Природе нет ничего лишнего и только с течением времени мы открываем для себя неисчерпаемый арсенал защиты (прочности) самого хозяина — его биотопов. Микробный мир, веками сложившийся в организме  человека — симбиоз (т. е. живущие вместе), адаптировался к своему хозяину, а за «стол» и «кров» им приходится платить, выполняя полезные для хозяина функции (расщепляя белковые, жировые, углеводные продукты и делая их пригодными для усвоения организмом), а  заодно и повышая КПД пищевого субстрата, создавая запас энергии. Каждый участок в организме (биотоп) защищён от микробного вторжения. Хозяин имеет свою «службу» защиты биотопов от микробов. Слизистые выстилки организма защищены универсальным ферментом — лизоцимом, разрушающим клеточную стенку многих бактерий. Имеет хозяин и специализированную «охрану» — иммунную систему.

Заведующий лабораторией инфекционной симбиологии, д.м.н., профессор РАН Наталья Борисовна Перунова

Но вернёмся к тому повышенному интересу микробиологов относительно выявленных неизвестных ранее функций микробиоты. Оказалось, что польза от микробов, живущих в организме человека, была недооценена. Сегодня мы уже располагаем значительным клинико-экспериментальным материалом о «вкладе» наших кишечных бактерий в «копилку» здоровья человека. При решении вопроса — кто же дирижёр всего нашего «кишечного оркестра», оказалось, что это бифидобактерии, которые живут с нами.

Сегодня признано, что бифидобактерии — ключевой микробный регулятор гомеостаза кишечной микробиоты, которая осуществляет первичное выявление «чужеродности материала» и участвует в организации так называемого «сигналинга» регуляции гомеостаза хозяина (человека).

Изучение роли этого «микробного органа» в жизнедеятельности человека открывается нам всё новыми фактами: их способностью различать «своих и чужих» случайно попавших микробов в наш организм. А этот контроль имеет важное фундаментальное значение — следует ли хозяину организовывать защиту или нет? Мы разработали такой способ, который позволил решить эту задачу, и используем его в работе. В этом, 2020 году опубликовали новый ускоренный метод определения «чужеродности» микробного материала, что позволило получить быстрый ответ через 3–4 часа после исследования. Используя принцип — «поддерживаем своих, а чужих не пускаем», удалось повысить качество отбора пробиотических штаммов, используемых для создания новых бактерийных препаратов. Но куда более обширные горизонты открылись перед учёными при изучении тех многочисленных эффектов, которые сегодня уже частично описаны и продолжают накапливаться. Оказалось, что бифидофлора человека оказывает своё влияние и на мозг, его ГГНС (гипоталамо-гипофизарную нейросекреторную систему), которая выделяет один из важнейших нейрогормонов — окситоцин. Описанная нами изучаемая нормофлора стимулирует его выработку в критические моменты жизни человека, усиливая его противомикробную защиту за счёт окситоцина.

И хотя окситоцин не является антибиотиком, но как природный «антисептик» организма он усиливает своё антимикробное действие в нужный момент и в нужном месте. Также было обнаружено, что препарат усиливал антибактериальный эффект ряда антибиотиков, что использовалось в хирургической практике при гнойно-воспалительной патологии.

К обнаруженным биоэффектам окситоцина, используемым в медицинской практике, следует отнести биоэффекты этого универсально-ключевого регулятора гомеостаза, включающего:

1) более быстрое заживление ран;

2) поддержание костно-мышечной массы тела человека;

3) улучшение ментального здоровья;

4) психотропное действие, регуляция социальной памяти и когнитивных функций;

5) пониженный риск ожирения;

6) усиление репродуктивной активности и др.

Сотрудники лаборатории за обсуждением результатов:
слева направо д.м.н., профессор О.Е. Челпаченко, д.м.н., проф. РАН Н.Б. Перунова, гл.н.с., акад. РАН О.В. Бухарин,
д.м.н. Е.В. Иванова, д.м.н., проф. И.Н. Чайникова

Всё это делает понятным интерес исследователей к этой проблеме и к этому нейрогормону.

Нетрудно видеть при рассмотрении обсуждаемых материалов, что описанный нами «треугольник» (микробиота–ГГНС–окситоцин), подтверждённый экспериментально и клинически,  вписывается в концепцию «кишечно-мозговой оси» (Э. Майер, 2018), регулирующей ряд важнейших физиологических функций человека и, конечно, его здоровья.

В чём же секрет этого нейропептида — окситоцина? Сам по себе препарат оказывал слабое антимикробное действие, хотя в комбинации с антибиотиками он усиливал их эффект в несколько раз. Мимо этого факта не прошли хирурги и удачно использовали его при гнойной патологии, включая даже «диабетическую стопу», и получили хороший результат. Вероятно, здесь сработал опосредованный (гипогликемический) эффект. К тому же «пробирочные» опыты выявили лидерские качества у окситоцина как наиболее сильного антисептика.

При изучении защитного действия препарата оказалось, что он изменял структуру популяции возбудителя, уменьшая количество патогенных клеток и способствуя их выведению из организма. Происходило это за счёт элиминации патогенов из организма хозяина (больного), что способствовало выздоровлению пациента. Такой эффект оказывал ципрофлоксацин (TEVA), резко снижая число патогенных возбудителей инфекции (пневмококков).

К.м.н. С. В. Андрющенко и н.с. И. А. Здвижкова за работой

Коллектив лаборатории инфекционной симбиологии:
слева направо д.м.н. Е.В. Иванова, н.с. О.И. Рахматуллина, к.г.-м.н. И.А. Никифоров, гл.н.с., акад. РАН О.В. Бухарин,
к.м.н. С.В. Андрющенко, д.м.н., проф. РАН Н.Б. Перунова, д.м.н., проф. О.Е. Челпаченко, н.с. Т.А. Бондаренко, н.с. И.А. Здвижкова

Впереди новые открытия о полезности нашей кишечной микрофлоры, которую нам надо беречь, если мы не хотим болеть. Для её восстановления разрабатывается «линейка» пробиотиков.

Заканчивая эту статью, я уже хотел было поставить точку, но мне принесли зарубежную статью из Elsevier по этой тематике, где цитируются наши работы и высказывается мысль о возможном использовании окситоцина в терапии больных Covid-19. Что же, вопрос поставлен. А ключом в науке является вопросительный знак. Теперь дело за исследователями, а это вопрос времени и смелости ума.