Книга слизи. Скользкий след в истории Земли - Сюзанна Ведлих

В кислоте микробы растворяются, да и с самой желудочной тканью произошло бы то же самое, если бы она не была защищена двойным слоем слизи. Внутренний слой желудка – это невероятно плотный и вязкий гель, расположенный под вторым слоем из менее плотного геля. Как было упомянуто, только опытные лазутчики могут преодолеть такой барьер. Бактерия Helicobacter pylori нейтрализует желудочную кислоту вокруг себя, что помогает бактерии проделывать дыры в слизистом барьере. Таким образом она получает доступ к ткани, а значит, может там поселиться, что может являться причиной язвы желудка и даже рака.

Следующая остановка – это тонкий кишечник, который должен справляться как с кислой средой желудка, так и с агрессивными пищеварительными выделениями поджелудочной железы. Однако он обходится одним лишь тонким слоем гидрогеля. Если этот барьер прекращает работу, то начинается самопереваривание, которое всего через несколько часов может привести к летальному отказу всех органов. Слизь, впрочем, оснащена для борьбы с микробами – она содержит мощные защитные вещества, а также обеспечивает непременную отправку опасного груза дальше. В таком случае возбудители должны поторопиться, чтобы противостоять клейкости геля и плыть по слизи против течения. Vibrio cholerae, к примеру, движется против течения при помощи дополнительного геля и к тому же разрушает препятствия из муцина.

Другие патогены – например, возбудитель диареи Campylobacter jejuni – справляются без применения грубой силы. Если слизь все-таки смывает его своим потоком, он пытает счастья в толстом кишечнике, что говорит о высокой приспособляемости микробов. На первый взгляд оболочка толстого кишечника схожа с желудком, окутанным изнутри двумя слоями слизи. У обоих органов на ткани присутствует слой вязкой слизи, покрытый другим, менее компактным гелем. Почему же возбудитель может атаковать оба отдела кишечника, несмотря на такую защиту? Общность заключается в составе гелей, в обоих случаях основанных на муцине MUC2.

То, насколько эта молекула многогранна, становится очевидно по меньшей мере в толстом кишечнике – органе, которому, как и слепой кишке, долго не придавали значения. В Викторианской Англии толстый кишечник считался банальной трубкой, от которой можно было легко отказаться. Считалось, что он выполнял свою функцию только тогда, когда человеку грозили большие опасности. Согласно этой теории, при появлении угрозы выделения человеческого организма автоматически скапливались в прямой кишке, так как лишь подобным образом можно было избежать беды. Более того, Арбутнот Лейн, в остальном блестящий хирург, высказывал даже гипотезу о том, что ферментированная переваренная еда может отравить организм изнутри, в связи с чем решительно вырезал толстые кишечники.

В одном Арбутнот Лейн был прав: толстый кишечник – это своего рода реактор, в котором микробы собирают и ферментируют непереваренные остатки еды. Это микробиом, пристанище для триллионов бактерий, грибков и других микроорганизмов, населяющих весь наш организм, но проявляющих особую активность в толстом кишечнике. Они помогают нам в защите от патогенов, попросту не оставляя места для колонизации, подобно агрессивным наседкам в романе Найджела Хинтона «В сердце равнины». Потому что там, где все хорошие или хотя бы свободные места уже заняты, новичкам приходится покидать ботаническую и молекулярную чащу, ничего не добившись. Более того, старожилы поддерживают друг друга. Подобно птицам в зарослях, предупреждающим друг друга о лисах и котах, разные виды микробов в микробиоме заботятся друг о друге. В связи с этим некоторые бактерии снабжают своих соседей-микробов, а также весь организм в целом важными продуктами обмена веществ – например, витаминами и богатыми энергией жирными кислотами. В конце концов, микробиом действительно влияет на развитие и благополучие нашего организма. В ответ толстый кишечник дает полезным бактериям пищу и пристанище, покровительствует этому мини-зоопарку и, пользуясь слизями, удерживает контроль.

В то утро, когда было разрушено их гнездо, обе черноголовки отправились на поиски нового жилища… На обратном пути они пролетали мимо изгороди из бирючины, окружавшей сад, однако оттуда их прогнал крохотный, но бесстрашный крапивник. Лучшие места уже были заняты другими птицами, и черноголовки привыкли к их возмущенной реакции.

НАЙДЖЕЛ ХИНТОН, «В сердце равнины»

Логистически это достаточно сложная задача – удерживать патогены на расстоянии и при этом давать ограниченный доступ полезным микробам. Только в одном месте к ним относятся одинаково. Непроницаемый, содержащий антимикробные вещества слизистый слой на стенке кишечника не допускает к ткани всех микробов без исключения. А вот второй – верхний – слой более пористый, поэтому через него триллионный микробиом легко может просачиваться. Чем выше биоразнообразие в естественных экосистемах, тем эффективнее они, как правило, могут реагировать на различные помехи и вторжения. Это распространяется и на наш организм, разнообразие микробов в котором снижено в развитых странах. В то время как не все виды микробов важны и незаменимы, некоторые из них имеют ключевое значение для организма.

Бактерия Akkermansia muciniphila, к примеру, обеспечивает воспроизводство наших гидрогелей, являясь при этом хранителем кишечника и строгим распорядителем происходящих в нем заселений. Этот микроб съедает сахарные цепочки муцина в кишечной слизи, что ведет к созданию нового гидрогеля. Это стабилизирует барьер, равно как и регулярная стрижка укрепляет кусты. «Естественная склонность кустарника – превратиться в лес, – пишет Джон Райт. – Без какого-либо контроля кустарник будет просто расти дальше, с каждым днем больше и больше теряя упорядоченность».

Akkermansia muciniphila в кишечнике в том числе пополняет собственные ресурсы, что позволяет ей распространяться и дальше сражаться с патогенами, в то время как оставшаяся часть микробиома пользуется продуктами ее обмена веществ. Если эта бактерия страдает, то страдает весь микробиом, а вместе с ним и наш организм. В качестве последствий такого нарушения называют лишний вес, хроническое воспаление кишечника и острое воспаление слепой кишки. Итак, значит, многострадальный толстый кишечник – все-таки важный орган? Теперь нужно восстановить репутацию аппендикса – червеобразного отростка, выходящего из слепой кишки. Есть сведения о том, что в нем хранится аварийный запас крайне разнообразного микробиома для повторного заселения кишечника, что необходимо, к примеру, после тяжелой диареи.

Теперь мы знаем ответ и на вопрос о двух структурно разных гелях в толстом кишечнике. Существует лишь одна слизь, проходящая, впрочем, две жизненные фазы. Все начинается с триплетов [8]MUC2. Вне бокаловидных клеток они резко набухают и превращают воду в настолько плотный гель, что такие паразиты, как Entamoeba histolytica, могут пройти внутрь только с помощью своих молекулярных ножниц. Ими она разрезает муцины и, как следствие, сам барьер, создавая в нем прорехи. Организм сам может утончать этот барьер, однако вместо садовых ножниц он предпочитает использовать скальпель. Наш собственный энзим так аккуратно