Как бактерии могут помочь жить лучше и дольше?

Ряд механизмов вносит вклад в процесс старения человеческого организма, это и укорочение теломер клеток, и повреждение ДНК, ведущее к нестабильности генома, и хроническое воспаление, и многие другие. Ещё в 1908 Мечников предположил связь нарушения кишечной микрофлоры со старением и сделал вывод, что длительность жизни можно увеличить с помощью орального употребления полезных микроорганизмов. Микробиота желудочно-кишечного тракта – наиболее разнообразная часть микробиоты человека, а также большая по объёму её часть. Кишечная микрофлора неизбежно страдает от физиологических изменений желудочно-кишечного тракта, вызванных процессом старения, а также других связанных с возрастом событий, изменением диеты и образа жизни, нарушениями работы иммунной системы. Назначение пробиотиков и пребиотиков благотворно влияет на состояние кишечника, самочувствие и иммунный статус пожилых людей.

Бактерии, населяющие кишечник человека синтезируют также необходимые витамины и аминокислоты, участвуют в развитии и поддержании гомеостаза, подавляет рост попавших в кишечник «пришлых» микроорганизмов. Микробиота кишечника повышает метаболические возможности организма хозяина, в частности, разрушая трудноперевариваемые растительные полисахариды и продуцируя жирные кислоты с короткими цепями. Такие жирные кислоты активируют рост и дифференцировку клеток эпителия кишечника, контроль печенью липидного и углеводного обмена, оказывают противовоспалительное и иммуномодулирующее действие. Полиамины – органические катионы, необходимые для роста и дифференцировки клеток, синтеза белка, ДНК и РНК. Они участвуют в поддержании барьерной функции кишечника и препятствуют воспалительным процессам, блокируя синтез воспалительных цитокинов макрофагами. Полиамины могут поступать в организм с пищей, но существенная доля необходимых человеку веществ данного типа синтезируется микробиотой кишечника.

В пожилом возрасте изменяется восприятие вкуса и запаха, происходят изменения перистальтики желудочно-кишечного тракта. Потеря зубов и мышечной массы ведёт к ограничению потребления фруктов и овощей, менее разнообразному питанию. Нерастворимые волокна из фруктов и овощей, более эффективные, чем волокна злаков и для профилактики и лечения дивертикулита, в меньшем количестве содержатся в рационе пожилых людей, для которых дивертикулит является распространённым заболеванием. С возрастом изменяются метаболические возможности организма. Недостаток микроэлементов, распространённый среди пожилых людей, связан с ослаблением иммунитета, риском развития инфекционных и хронических заболеваний.

Состав микрофлоры изменяется под влиянием диеты, образа жизни и возраста человека. В желудочно-кишечном тракте взрослого человека можно найти 1000–1200 видов микроорганизмов, из которых до 75–82% некультивируемые. В основном микрофлора желудочно-кишечного тракта представлена филами Firmicutes и Bacteroidetes, вместе они составляют 90% сообщества. Также в состав микробиоты ЖКТ входят Actinobacteria (3–15%), Proteobacteria (1–20%), Verrucomicrobia (0.1%), Fusobacteria, Cyanobacteria, Spyrochaetes и Lentisphaerae. Микрофлора пожилых людей теряет разнообразие и приобретает сходство с микрофлорой младенцев. Она также содержит больше аэробов из окружающей среды и меньше симбиотических анаэробов.Описаны случаи, когда у пожилых людей начинают преобладать Bacteroidetes, вместо Firmicutes, что не характерно для нормального состояния микрофлоры взрослого человека. В кишечной микрофлоре пожилых людей также повышено содержание «провоспалительных» микроорганизмов. Метагеном кишечника с возрастом теряет гены, отвечающие за продукцию жирных кислот с короткими цепями, имеющих противовоспалительные свойства, а так же за метаболизм углеводов, менее интенсивен синтез полиаминов в кишечнике. Протеолитические способности, наоборот, становятся более выраженными.

Микрофлора кишечника существует в непосредственной близости к поверхности слизистой оболочки кишечника. Такая высокая микробная нагрузка на клетки эпителия представляет собой постоянную угрозу микробного вторжения, и существуют механизмы, направленные на поддержание симбиотического характера взаимодействия. Взаимодействие лимфоидной ткани кишечника и микроорганизмов ведёт к развитию иммунной толерантности к ним, и ряд генов отвечают за регулирование взаимодействия организма и микробиоты кишечника. С возрастом в кишечнике повышается содержание Enterobacteriaceae и других грамотрицательных бактерий, что может привести к увеличению воздействия эндотоксина и стимуляции воспалительных реакций. Скрытые хронические воспаления, вообще, отличительная черта старческого возраста. На самом деле, в случае кишечной микробиоты, не ясно, спровоцированы ли воспалительные реакции изменениями состава микробного биоценоза или, наоборот, воспалительные реакции ведут к его нарушению. Вероятно, верны оба утверждения.

Чтобы сделать жизнь пожилых людей лучше, а общую продолжительность жизни больше, предлагают вводить в рацион людей пожилого возраста пробиотики и пребиотики, благотворно воздействующие на микрофлору. Их эффективность показана в доклинических и клинических исследованиях. Пребиотики - химические вещества, как правило, олигосахариды, способствующие их росту собственной микробиоты кишечника. Предпочтительно использовать вещества, неусваиваемые ни человеком, ни бактериями, присутствие которых в кишечнике нежелательно. Наиболее распространенными пребиотикоми являются инулин, фруктоолигосахариды и галактоолигосахариды. Назначение пожилым людям пребиотиков, содержащих фруктоолигосахариды и галактоолигосахариды снижает уровень провоспалительных цитокинов.

Большая часто пробиотиков – бактерии родов  Lactobacillus и Bifidobacterium, но они могут также относиться к Escherichia, Enterococcus, Bacillus и Saccharomyces. Назначение  штамма лактобацилл мышам подавляло воспаление в кишечнике и системное воспаление. Положительное влияние пробиотиков на продолжительность жизни было показано также в эксперименте на животных. Такой эффект достигался за счёт поддержания микрофлоры кишечника и подавления слабых воспалительных процессов. Противовоспалительный эффект был связан как с метаболитами, так и, в меньшей мере, иммуностимулирующим действием штамма-пробиотика. У подопытных животных был отмечен более активный синтез полиаминов в кишечнике. Этот процесс осуществлялся не за счёт штамма пробиотика, а благодаря изменениям в микрофлоре кишечника, определённого микроорганизма, осуществляющего данный процесс в этой модели установить не удалось. Употребление в пищу продуктов, содержащих Bifidobacterium пожилыми людьми улучшает общее состояние микробиоты пожилых людей, повышает противоопухолевую активность натуральных киллеров, активирует фагоциты, сходный эффект наблюдался при назначении Lactobacillus. Содержание провоспалительных цитокинов в сыворотке пожилых людей снижалось, а состояние слизистой оболочки кишечника и его иммунной системы улучшалось у пожилых людей при употреблении продуктов, содержащих лактобациллы.