Владимир Колчин
Микробиом. Зачем микробы живут в человеке?
Об авторе
Владимир Колчин, 1956 г.р., г. Красногорск Московская область; специалист в области микробного клининга, микробных гигиены и санации; в области микробная терапия; проводит практику применения микробных разработок с 1997 года; создатель информационного интернет-портала о пробиотиках. Автор теории «Инфекция замкнутого помещения»; разработчик микробных биокейсов и биоклинеров; разработчик технологии применения микробных биокомпозиций; автор метода «Микробной терапии человека»; имеет опубликованные научные статьи в журналах «Siences of Europe», «Интернаука» по теме «физика поведения микробных сообществ».
Специализация и компетенция в следующих областях:
Управление микробными возможностями
(Practical microbial resource management)
Биологическое решение некоторых инфекционных проблем
Практическая коррекция внешней микробиоты человека
Физика поведения микробных сообществ
Научно-популярный взгляд на микробов, популяризатор темы
Разработка «Основ Медицины без лекарств»
Разработка-обоснование «Правила закрытого помещения»
Разработка «Физики микробного очищения»
Разработка «Метода микробной терапии»
Разработка направления «Микробной экологии»
Пропагандист в России Системы очищения пробиотиками, СОПР
От автора: МИКРОБИОМ. Зачем микробы живут в человеке? – Из этой книги вы узнаете, что человек состоит на 57 % из микробов. Микробы очень заинтересованы, чтобы человек, транспортная конструкция, созданная ими, не разрушалась, даже от воздействия своих микробных вредоносных собратьев, патогенов. Микробы никоим образом не хотят, чтобы «братьев-патогенов» человек травил средствами бытовой «химии» или лекарственными биоцидами. Микробы заверяют человека, что могут по-своему справиться с нападками патогенных собратьев, лишь бы сам человек не мешал им сделать это. Для микробов пришедший коронавирус – это один из них. Микробы знают, как справиться с вирусом. Для них это всего лишь шахматная партия. Всё, что написано в этой книге, не нужно воспринимать слишком серьёзно, ведь, речь идёт всего лишь о вашем здоровье.
Глава 1. Как микробы построили человека?
Когда во Вселенной образовалась планета Земля, на ней расселились микроскопические животные – микробы. И сказал тогда единый микробный разум: «плодитесь и размножайтесь». Для освоения планеты микробам потребовались средства передвижения и творчества. И было принято решение создавать живое устройство под названием человек. Человек стал для микробов домом из живых клеток. Микробы научили человека добывать пищу для них, научили мыслить в интересах микробов, научили размножаться. Микробы даже внушили человеку, что тот на Земле главный гегемон, живущий в симбиозе с микробами. И человек поверил в своё превосходство. Но в жизни получается так, что человек будет здоров до тех пор, покуда этого хотят его микробы. В качестве строительного материала микробы использовали живые клетки генома, из этих «живых кирпичей» они складывали человека. Строительство человека напоминало конструктор LEGO. Повсеместно, то там, то тут микробы собирались группами и строили отдельных человеков по эскизам микробного разума. В результате, в разных частях света получались человекообразные особи, но со своими различными нюансами.
Иллюстрация является художественно работой автора книги
У разно географических образцов человека были разными: цвет кожи, величина роста, разный темперамент, разные привычки. Но у всех у них были в наличии: голова с мозгом, туловище с руками и ногами, проявление 5 чувств. И самое главное, любой из образцов, независимо от географии создания, был зависим от микробов и проявлял способность болеть. Конечно, микробы не забыли про функцию размножения: для микробов размножение было любимым занятием. Для людей это также стало любимым делом. При размножении люди испытывают приятные чувства. Именно так было задумано микробами, именно так микробы поощряли размножение людей на планете Земля. Человек делал разумные поступки или совершал глупости, но всегда это проходило под контролем микробного разума. Микробы всегда были главней человека, но природная скромность микробного сообщества делала это обстоятельство незаметным для человека. Человек по глупости напускал на себя гонор и гордыню и считал себя «пупом Земли». Может так оно и было, или не так. Свидетелей создания человека не существует. Но сегодня в результате на Земле обитает живое существо, состоящее из живых клеток плоти человеческой. И в симбиозе с этой плотью в человеке активно живут подвижные одноклеточные микробы. Определить сей факт смогли только в наши дни. Ранее, без физических доказательств, происхождение человека обсуждалось совсем в других плоскостях человеческой фантазии.
Как это определили? Сей объективный факт стало возможным установить только в наши дни, когда производительность секвенаторов измеряется уже сотнями миллиардов пар оснований и это позволяет подобным приборам сканировать индивидуальный геном человека всего за несколько дней. Возможности секвенирования биополимеров также позволяют нам сегодня определить микробиом человека, математически выраженную микробиоту. Таким образом, мы стали «видеть» клеточное строение человека, не в прямую видеть, а опосредованно через секвенатор. Казалось бы, микробы паразитируют в человеке. Так считает большинство людей. Но в итоге, получается с точностью наоборот. Микробы руководят мозгом человека. Человек, по своему биологическому строению, скорее микробиом, чем геном, так как микробных клеток в человеке больше, чем человеческих клеток. И нам в будущем ещё предстоит не раз удивиться и узнать: «кто в доме хозяин».
С самого первого дня создания человек считался собственностью микробов. Так считали микробы и это было справедливо: человек полностью зависел от каприза микробов. Микробы руководят мыслями человека, его поступками, его желанием, его настроением. Но до недавнего времени сей факт был человеку неведом. Даже наоборот, всё время старался уничтожить микробов, даже своих родных. Когда человек необдуманно начал поднимать руку на своих родных микробов, то он стал быстро получать «микробную ответку»: человек заболевал, старел и умирал в конце концов. Микробы как бы проявляли свою обиду на такое отношение. Сегодня человек настолько возомнил себя хозяином на планете Земля, что напрочь позабыл о своих первичных родителях, о микробах. Человек даже не догадывается, что он состоит из клеток генома всего лишь на 43 %. Он не хочет верить, на оставшиеся 57 % человек состоит из микробных клеток, живых, подвижных и отвечающих за работу каждого органа человека. Большинство людей считает микробов врагами. Человек проявляет повсюду свою гордыню, и не хочет замечать микробов. Но такое заносчивое поведение отражается на здоровье человека. Вот, лично вас, читатель, интересует ваше здоровье? Вы хотели бы, чтобы ваше здоровье было качественным? Если «да», то читайте эту книгу до конца.
Главная мысль 01: Возможности секвенирования биополимеров позволяют нам сегодня определить микробиом человека, математически выраженную микробиоту. Микробы руководят мозгом человека. Человек, по своему биологическому строению, скорее микробиом, чем геном.
Глава 2. Как измерять здоровье человека?
Иногда мне кажется, что людям было бы желательно математически оценивать уровень своего здоровья. Например, говоря фразу "у него 100 %-ое здоровье", люди подразумевают нормального здорового человека, вызывающего зависть окружающих. А другое противоположное состояние человека, разумеется, будет соответствовать 0 %-ому здоровью (смерть). На практике каждый из нас, имеет увы что-то среднее между двумя крайними значениями. У кого-то выше проценты, у кого-то ниже. Хорошее 100 %-ое здоровье встречается крайне редко. В чём причина? Почему мы не можем проживать свою жизнь, имея 100 %-ое здоровье? Каким образом человек может оценивать уровень своего здоровья? Какими приборами или методами можно измерять своё здоровье? Согласитесь, мы все оцениваем своё здоровье "на глазок", исходя из собственных познаний и компетенций.
Иллюстрация является художественно работой автора книги
Как до сегодняшнего дня решался вопрос об измерении здоровья? Например, академик П. Л. Капица тесно связывал здоровье с “качеством” людей данного общества, о котором можно судить по продолжительности жизни, сокращению заболеваний, преступности и наркомании. Академик Н. М. Амосов обратил внимание на то, что здоровье организма определяется его количеством, оценить которое можно максимальной производительностью органов при сохранении качественных пределов их функций. Но максимальная производительность, может быть, достигнута за счет высоких энергетических затрат и работы на выносливость, то есть через преодоление утомления и может иметь отрицательные последствия для организма. Кроме того, еще не разработаны соответствующие критерии, позволяющие судить о качественных пределах функционирования различных органов и их систем.
Количество здоровья можно измерять, считают некоторые специалисты. Общепринятым косвенным показателем здоровья является продолжительность жизни человека. Чем больше жизненный потенциал, наличие жизненных ресурсов, тем дольше живет человек. Недаром существует так называемый феномен долгожителей, заключающийся в том, что долгожители имеют заболевания, но их потенциал здоровья настолько высок, что они с такими заболеваниями спокойно и в хорошей форме живут довольно долго. Согласитесь, все эти мнения кажутся нам неубедительными. Например, как я могу измерить своё здоровье «продолжительностью», если моя жизнь ещё далеко не закончена, и мне нужно знать величину здоровья сегодня, сейчас?
Мне хочется измерять и оценивать иммунитет объективно, опираясь на физику каких-то процессов, на приборную оценку состояния здоровья человека. По моему мнению, микробы, составляющие микробиом человека, способны быть тем самым мерилом, о котором я только что сказал. Нам надо точно знать, какие из 10.000 популяций, входящих в микробиом человека, курируют работу тех или иных органов человека. Идеальной картина определения нашего здоровья в цифрах станет тогда, когда мы научимся видеть функционал каждой из популяций, входящих в наш микробиом.
И если каждый из нас научится и возьмёт за привычку правильно оценивать своё здоровье в микробах, следить за их состоянием ежедневно, то мы будем знать уровень своего здоровья. И конечно же будет вообще хорошо, если мы потом научимся регулировать уровень своего здоровья, влияя на ту или иную популяцию микробов. Специалисты, способные в будущем регулировать микробиом человека, станут первыми представителями новой медицины.
Сегодня уже очевидно, что микроорганизмы, живущие в симбиозе с человеком, выполняют следующие функции и курируют работу органов человека:
1) Микробы перерабатывают пищу и заряжают наш организм энергией.
2) Микробы тренируют нашу иммунную систему и участвуют в сопротивлении болезням. Болезнь человека по сути является недостаточной работой микробов, нарушением микробиома человека.
3) Микробы влияют на поведение человека, на мысли человека, на эмоции человека. Человек, который заботится о своих микробах, имеет хорошее здоровье, прекрасное настроение, высокое качество жизни.
Подсчёт микробов должен стать обыденной процедурой каждого дня и по силам каждому человеку, включая подростков. Так и будет: сначала подсчитываем своё здоровье в микробах, а потом сразу корректируем микробов в сторону восстановления здоровья. И тогда мы все будем жить долго и качественно.
Главная мысль 02: микробы, составляющие микробиом человека, являются мерилом иммунитета и здоровья человека. Остаётся лишь научиться определять это мерило.
Глава 3. Как учёные считывают микробов?
Каким образом мы можем определять количество и качество микробов вокруг человека? Если определять и распознавать микробов на глазок, то вы должны учитывать очевидный факт: все микробы под микроскопом похожи друг на друга. Все они напоминают либо палочки, либо шарики. Различать микробов по внешним признакам – это путь малоперспективный и устаревший. Требуется применение высокоэффективных машин исчисления микроорганизмов. Сегодня такое стало возможным. Вместо того, чтобы распознавать микробов по внешним признакам, учёные на практике смотрят на последовательность ДНК.
Определение числа микробов (ОМЧ). Допустим, нам надо оценить и посчитать количество микробов на какой-то абстрактной поверхности. Нас интересуют микробы, прилипшие на эту твёрдую поверхность. Сбор микробов – это чисто лабораторная задача, известная любому микробиологу. Если мы соберём представителей микробов с небольшой площадки (100 см2), то эта отобранная пробная партия микробов расскажет нам об общей микробной картине на всей поверхности. Микробные пробы берутся простым тактильным приложением специальных тест-приспособлений: petrifilm, sponge-stick, тест-тампоны, тест-губки, воздушные фильтры. Микробные пробы берутся с одного и того же места несколько раз с заданным интервалом времени. Получая количественные значения микробного присутствия в разное время, мы можем выстраивать графики развития процесса микробного обсеменения. Такое стало возможным только сегодня, с появлением высокоэффективных машин исчисления микробиома. Взятые с объекта, микробные пробы проходят либо экспресс-тест для количественного и качественного определения микробов или помещаются в анализаторы для получения количественной микробной картины. Современный подход позволяет рассматривать селективные пробы для определения микробного количества не в общей массе всех возможных штаммов, а лишь микробов определённого штамма и его количество в этой точке поверхности.
С помощью современных аналитических аппаратов-секвенаторов учёные могут определять ту или иную последовательность ДНК микробного сообщества. При этом учёные могут определять удельный вес этого микробного сообщества в общем микробиоме человека, а также учёные определяют «географическое местонахождение» данной популяции микробов.
Таким образом происходит идентификация и подсчёт микробов разных видов в общем микробиоме человека. Сам метод и его качество «подсчёта микробов» в микробиоме человека развивается с годами. И возможно уже скоро мы будем видеть полную картину микробиома человека. Раньше мы говорили о подсчёте микробов в кишечнике (Gut Microbiome), потом стали считывать микробов в других органах человека, включая кожу человека (Skin Microbiome). Сегодня наши возможности дошли до самого невозможного: мы способны сделать подсчёт и определение микробов вокруг человеческого тела (Humans Microbial Cloud), подсчёт микробов облака человека.
Главная мысль 03: Микробные пробы берутся с одного и того же места несколько раз с заданным интервалом времени. Получая количественные значения микробного присутствия в разное время, мы можем выстраивать графики развития процесса микробного обсеменения.
Глава 4. Как считывать микробов Облака Человека?
"Вы находитесь в микробном облаке другого человека в тот момент, когда пожимаете друг другу руки", – говорит Джеймс Медоу из Университета штата Орегон. Именно под его руководством группа учёных впервые произвела эксперименты по обнаружению, и подсчёту микробов, летающих вокруг тела человека. Человеческое тело постоянно окружают микробы. Речь идёт в первую очередь о родных микробах человека, образующих вокруг его тела микробную ауру. Группа учёных, которая впервые экспериментально установила факт наличия назвала эту ауру как «humans microbial clouds» (микробное облако человека). Результаты практических экспериментов были получены в Орегонском университете в 2011–2013 годах. Группу молодых учёных тогда возглавил профессор Джеймс Медоу. Группа сначала решила выяснить, какие микроорганизмы обитают непосредственно на теле и вокруг человеческого тела.
Эксперимент № 1. В первом декабрьском эксперименте приняли участие 3 человека и во втором апрельском эксперименте приняли участие 8 человек. Это были молодые люди в возрасте от 22 до 30 лет. Каждый из участников до начала эксперимента не принимал никаких лекарственных препаратов, конечно же могущих повлиять на микробную картину. Во время опыта человек находился в изолированной комнате только со своими родными микробами. Воздух в комнату поступал из соседних помещений или с улицы. Подчеркнём, что воздух предварительно не был дезинфицирован, а только пропущен через очистительные установки и лёгкие фильтры. Циркуляцию воздуха проводил кондиционер. Температура воздуха в комнате поддерживалась на уровне +220 – +250 по Цельсию. А влажность воздуха составляла до 45 %. Во время первого декабрьского эксперимента каждый человек находился в комнате один, по следующей схеме: 240 минут – небольшой перерыв – 120 минут.
Целью первого эксперимента была следующая и состояла из двух задач:
1) оставляет ли человек после себя микробный след;
2) сколько времени сохраняется этот след в воздухе после того, как человек покинул помещение.
Результаты проб воздуха и смывы показали: каждый человек окружён своеобразным облаком из микробов, которое остаётся в комнате в течение 4-х часов после того, как человек вышел из помещения. Этот факт относился к помещению с циркулирующим воздухом. Основными микробами, из которых состояли облака в этом эксперименте, оказались: стафилококки, стрептококки, лактобациллы, пропионово-кислые бактерии, пептострептококки и бифидобактерии. Экспериментаторы заметили, что по составу микробного следа можно было определить пол человека. Так, например за единственной в группе женщиной тянулся след с повышенным содержанием лактобактерий. Это были результаты первого декабрьского эксперимента.
Эксперимент № 2. После первого эксперимента у группы Джеймса Мёдоу появилось новое желание. И поэтому в 2013 году был проведён второй апрельский эксперимент. Целью которого стало выяснение того, на сколько каждое облако индивидуально? Во втором эксперименте участвовало 8 человек. В результате в каждом из восьми случаев исследователи могли идентифицировать микробный след каждого участника. Учёные пришли к выводу, что микробы, содержащиеся в воздухе, были характерными и одинаковыми. Но вот соотношение их для каждого участника было абсолютно разным. В ходе второго апрельского эксперимента человек находился в комнате один, по схеме: 90 минут – перерыв – 90 минут – перерыв – 90 минут. Каждый раз, когда человек покидал помещение, учёные входили туда в стерильной одежде и брали пробу воздуха и делали смывы с поверхностей пола, стен и мебели. Всего было собрано 312 проб, в которых исследователи смогли идентифицировать несколько тысяч видов бактерий и более 14 миллионов их разных комбинаций.
Результаты экспериментов. Ведущий автор исследования Др. Джеймс Медоу, комментируя результаты исследования, сказал: «Мы конечно ожидали, что микробное облако можно будет обнаружить. Но мы были очень удивлены, увидев, что анализ облака позволяет установить личность человека». Таким образом был получен микробный воздушный паспорт, индивидуальный для каждого человека. Микробное облако с этого момента стало считаться составной частью общей микробиоты человека. Его неотъемлемой частью. И с этого момента появилась необходимость учитывать это микробное облако при анализе здоровья человека. Таким образом, начиная с 2013 года научное общество уверенно осознаёт, что вокруг тела каждого человека функционирует индивидуальное микробное облако. Облако живых микроорганизмов, влюблённых в человека. Наши тела являются домом примерно для 100×1018 (100 триллионов) микробов: бактерий, вирусов, грибков. Это количество учитывает также микробов, образующих облако вокруг человека. Любой человек оставляет следы своих микробных сообществ на поверхностях. В ходе экспериментов было установлено, что микробы человека, ушедшего из комнаты, также оставляют свои следы в воздухе комнаты. Если в комнате побывал индивидуальный микробиом, то его персонализированное микробное облако обязательно оставляет свой микробный сувенир. И эти следы можно обнаруживать с помощью приборов. Во время эксперимента учёные просили людей сидеть на стуле в маленькой стерильной комнате, и брали образцы из воздуха в метре от тела, брали образцы с поверхности пола, чтобы поймать упавших микробов. Анализируя далее бактериальную ДНК, учёные находили много микробных клеток, которые обычно живут на коже или во рту, в носу или в кишечнике, а в случае женщин, и во влагалище. То есть микробиом каждого человека «сбрасывал с себя» характерные микробы, оставлял следы на полу. Девять микробиомов облака из 11 человек, учёными были квалифицированы как оригинальные персональные микробные комбинации.
Иллюстрация является художественно работой автора книги
Важный вывод. Если раньше мы считали, что микробная инфекция передаётся в основном воздушно-капельным путём, то после открытия микробного облака нам стал понятен ещё один способ заражения, который мы пока знаем недостаточно. Но уверенно можно говорить, что микробные облака больных людей могут передавать болезни другим людям. И если вы хотите передать свою заразу вашему соседу, то вам необязательно откровенно чихать на него, достаточно допустить его в своё микробное облако. Здесь речь идёт о перекрёстном инфицировании, о взаимном обмене микробами из облаков разных людей. А если знать величину радиуса такого облака, которая вероятно может достигать от 1 метра до 50 метров, то становится неочевидной необходимость использования защитных лицевых масок и перчаток для рук во время пандемии. Маска и перчатки не играют большой роли в защите человека от инфекции. Маска является лишь защитой окружающих людей от слюней чихающего. Перчатки укрывают лишь малую долю кожного покрытия, которое контактирует с облаком другого человека. Результаты обнаружения микробных следов на поверхности или в воздухе могут рассматриваться как доказательство для судебно-медицинской экспертизы. Они помогают определять связь подозреваемого с местом преступления через остаточный микробный след. Именно так считает каждая собака-нюхач, которая точно различает именно оставленные микробные следы. После первого эксперимента Джеймс Медоу сказал, что результаты исследований его группы являются лишь первым шагом. Во время эксперимента волонтеры просидели в комнате до 4 часов, но на самом деле – считает Джеймс Медоу, – человек может провести «на месте преступления» всего несколько мгновений, и он, вероятно, уже оставит после себя микробный след.
Исследование микробного облака человека в будущем может нам подарить много неожиданных открытий, о которых сегодня мы даже не подозреваем. Возможно, мы сумеем найти ответ на вопрос главного эпидемиолога, каков механизм распространения микробной инфекции на самом деле. Потому что, метод передачи заразы «воздушно-капельным путём» выглядит слишком примитивным и принимаемые против этого меры также выглядят несолидно и в итоге они безрезультатны.
Главная мысль 04: если раньше мы считали, что микробная инфекция передаётся в основном воздушно-капельным путём, то после открытия микробного облака нам стал понятен ещё один способ заражения: микробные облака больных людей могут передавать болезни другим людям.