В новом исследовании ученые Николае Морар (Nicolae Morar) и Брендан Боганнан (Brendan Bohannan), сотрудники Чикагского университета (University of Chicago), подробно изучают различные теории, которые используют для описания микробиома человека. Поскольку представляется, что каждый взгляд имеет как преимущества, так и недостатки, авторы предлагают прагматический подход, учитывающий все теории при изучении методов лечения заболеваний и расстройств микробиома кишечника. Результаты исследования опубликованы в научном журнале The Quarterly Review of Biology.
Актуальность проблемы
Микробиом человека – это сложная система микроорганизмов в организме человека, которая имеет решающее значение для многих функций обмена веществ и иммунитета.
Материалы и методы обследования
Морар и Боганнан выбрали 5 наиболее распространенных теорий о микробиоме человека, изучая преимущества, которые каждая концептуальная основа предлагает при разработке терапевтических средств, а также ограничения каждого из них.
Результаты научной работы
«Каждая из общих концептуальных теорий, которые мы здесь описываем, отражает важные истины – и упускает важные аспекты – нашего микробиома», – утверждают Морар и Боганнан. «Хотя нет никаких доказательств того, что одна концептуальная основа является более точной или «лучше», чем другая, возникает понимание, когда мы рассматриваем эти теории в совокупности друг с другом».
Одна из теорий рассматривает функцию нашего микробиома как органа человеческого организма. С этой точки зрения появляются некоторые очень специфические методы лечения, при которых нарушение микробиома рассматриваются как «недостаточность органа», которую можно исправить трансплантацией. Например, в одном исследовании обнаружено, что лечение бактерии Clostridium difficile антибиотиками и последующая трансплантация фекальной микробиоты от донора приводит к гораздо более высокому уровню излечения, чем при лечении только антибиотиками. Но эта теория искажает тот факт, что микробиом не является статичным, а, скорее, постоянно меняется. Тем не менее, имеется достаточно доказательств того, что изменения микробиоты с течением времени могут быть связаны со значительными изменениями в функции организма.
Теория «иммунной системы» рассматривает микробиом человека как компонент иммунной системы, подчеркивая важность того, как микробиом приобретается в раннем возрасте, и он играет большую в развитии иммунной системы. Эта точка зрения важна при рассмотрении последствий, например, родов через родовой канал по сравнению с кесаревым сечением. Было отмечено, что дети, родившиеся через родовой канал, имеют более разнообразный микробиом, который может привести к развитию крепкой иммунной системы. Процесс, при котором через родовой канал матери микроорганизмы проникают в ротовую полость и кожу новорожденного, является одной из таких терапий, вытекающих из этой теории. В конечном счете, представление о взаимосвязи иммунной системы с микробиомом человека является неполным, поскольку оно не учитывает все метаболические процессы, которые исходят от микробиома, а также не учитывает сложность взаимодействий между хозяином и микробиомом.
Теория «суперорганизма» фокусируется на совместных, кооперативных механизмах, действующих в системе человек-микроорганизм. В соответствии с этой концепцией предполагается, что существует риск для здоровья, если ниши, которые раньше были заняты бактериями, остаются вакантными, и акцент делается на идее, что восстановление микробиома предков человека поможет в лечении многих заболеваний. Это имеет отношение, например, к потенциальной связи между антибиотиками и некоторыми заболеваниями обмена веществ, причем некоторые исследователи даже предполагают, что рост случаев аллергии, астмы и метаболических заболеваний, таких как диабет 2 типа, обусловлен разрушением наследственного микробиома.
Теория «холобионтов» рассматривает человека и микробиом как организмов, которые совместно эволюционировали, чтобы максимизировать пригодность объединенного генома. Подобно представлению о суперорганизме, эта структура рассматривает людей и микробиомы как тесно связанный продукт коэволюции, но в большей степени учитывает динамизм между человеком и микробом. Одним из методов лечения, который вытекает из этой точки зрения, является пробиотическая терапия, в которой специфические микроорганизмы вводятся в качестве средства для укрепления здоровья. Подобно представлению о суперорганизме, эта структура основывается на предположении, что микробиом человека в целом обладает значительной наследуемостью, чего не обнаружили ученые.
Теория “экосистемы” подчеркивает постоянное перемещение микроорганизмов, входящих и выходящих из системы человек- микроорганизм. С этой точки зрения роль наследуемости преуменьшается, вместо этого акцент делается на местные факторы, а также на элемент случайности, влияющий на перемещение микроорганизмов и состав микробиома. Однако эта теория не может объяснить некоторых связей между хозяином и микробиомом, которые способны к совместному развитию. Кроме того, эта точка зрения может представлять трудности при разработке методов лечения.
«Ранее утверждалось, что особенно сложно определить причинно-следственную связь в сложных системах с жидкостными границами, что может затруднить использование этой теории для разработки методов лечения», – объясняют Морар и Боганнан.
Выводы
Авторы предполагают, что исследователи учитывают все теории при разработке методов лечения, отмечая, что в настоящее время нет четкого представления о том, какая теория является более правильной, чем другие. Скорее всего, каждая теория полезна в некоторых клинических случаях и не очень полезна в других. Авторы утверждают, что конечная цель состоит не в том, чтобы избегать использования различных концепций и теорий для описания системы человек-микроорганизм, или выбирать лучшую концептуальную структуру, а скорее использовать все эти концепции для руководства по ведению больных с нарушением микробиома.
Авторы другого исследования утверждают, что кишечный микробиом может способствовать передаче ВИЧ у мужчин с высоким риском.
