Представители микромира заселяют все поверхности, контактирующие с окружающей средой: кожу, слизистые оболочки мочевыводящих, половых, дыхательных путей — однако максимальное их количество обнаруживается в толстом кишечнике. Состав микрофлоры зависит от органа, в котором она обитает. Как растительность и животный мир пустыни или тропических лесов отличается от флоры и фауны океана, так и у микробиома кожи будет мало сходства с микробным пейзажем  влагалища или толстого кишечника.

Взаимовыгодный союз с микроорганизмами сложился в ходе эволюции, обеспечив людям выживание среди полчищ невидимых агрессоров. В числе микроорганизмов, населяющих тело человека, – бактерии, вирусы, грибы, археи — именно их совокупность и называется микробиота или микробиом. Также под словом «микробиом» часто подразумевается совокупность генетического материала микробов, населяющих ту или иную экологическую нишу. В организме человека выделяют микробиом желудочно-кишечного тракта, микробиом полости  носа, кожи, половых, мочевыводящих и дыхательных путей.

Все микробы, входящие в состав микробиома человека, можно разделить на две группы: микроорганизмы-симбионты, вносящие огромный вклад в поддержание нашего здоровья, и так называемые условно-патогенные микробы. Последние начинают размножаться при недостаточном количестве бактерий-симбионтов и могут приводить к воспалениям. В то же время присутствие определенного спектра условно-патогенных микроорганизмов необходимо, так как они поддерживают в тонусе иммунную систему. Возможно, что дальнейшие исследования микробиома помогут понять скрытую до сих пор роль многих микроорганизмов в составе микробиоты.

В 2007 году Национальным Институтом Здоровья США был запущен масштабный проект «Микробиом человека», в котором принимали участие порядка двухсот ученых из восьмидесяти научно-исследовательских центров. Среди его задач — составление подробнейшей микробиологической «карты» нашего организма, а также изучение роли эволюционных микросоюзников в сохранении здоровья.

На первом этапе проекта (с 2007 по 2014 гг.) удалось установить, что микроэкологическая система человека включает более десяти тысяч разновидностей микробов. В кодировании белков, которые синтезируют микроорганизмы, участвует около 4,5 миллиона генов, в то время как ДНК клеток тела человека включает, в среднем, 22 тысячи генов.

Таким образом, если посмотреть на экосистему «человек и микробы» с точки зрения генома, то окажется что 99,5% генетического материала в этой системе — это ДНК микроорганизмов, и лишь 0,5% — человека. Ученые считают, что, повлияв на микробные гены, мы сможем воздействовать на многие процессы, а, возможно, и найти ключ к лечению и профилактике различных заболеваний.

Исследования, проведенные в рамках второго этапа проекта (с 2014 по 2017 гг.) показали наличие тесной связи между изменениями со стороны микробиома и заболеваниями. Так, у пациентов с аутоиммунным воспалением кишечника обнаружено повышенное содержание кишечной палочки. У женщин, переживших преждевременные роды, в мазках из влагалища было меньше лактобактерий и больше условно-патогенных микробов, чем у тех, кто родил в срок. Таким образом, изменение микробиоты в перспективе может быть использовано в качестве маркера, позволяющего вовремя обнаружить проблему и предупредить ее развитие.

Значимость микробиоты для организма особенно ярко прослеживается у детей раннего возраста. Проходя через родовые пути, контактируя с матерью и персоналом больницы, получая первую порцию молозива, ребенок встречается с первыми в его жизни микробами: они колонизируют его кожу и слизистые оболочки, обмениваются генетической информацией с клетками тела и формируют микробиом. От того, с какими бактериями организм ребенка «заключает союз», зависит его здоровье.

Так, заселение кишечника бактериями-симбионтами и обмен генетическим материалом с клетками слизистой и иммунной системы помогают формировать пищевую толерантность — способность иммунной системы спокойно реагировать на различные продукты. Если с первых дней в кишечнике преобладают не бактерии-симбионты, а чужеродные микробы, часто возникает нетерпимость иммунитета ко многим компонентам еды, то есть пищевая аллергия. У животных, выращенных в стерильных условиях, в кишечнике не формируются лимфоидные структуры, отвечающие за иммунитет, — а ведь в норме именно в толстой кишке «обитает» до 80% иммунных клеток.

Представители кишечной микробиоты «компенсируют» многие недостатки нашего пищеварения: так, именно микробные ферменты помогают нам переваривать растительную клетчатку. Бактерии-симбионты синтезируют витамины группы В и витамин К, способствуют усвоению полезных веществ из пищи, обезвреживают токсины, вытесняют из кишечника чужеродных микробов, вырабатывают летучие жирные кислоты, снабжающие энергией клетки слизистой оболочки. Доказана роль микробиоты в профилактике аллергий, сердечно-сосудистых болезней, обменных нарушений, мутаций, ведущих к онкологическим заболеваниям и пр.

Некоторые исследования позволяют проследить связь между микробиомом и продолжительностью жизни. Микробный пейзаж в кишечнике долгожителей (105-109 лет) отличается большим разнообразием по сравнению с микробиотой людей среднего возраста: отмечается увеличение числа бактерий, способствующих здоровому пищеварению и укреплению иммунитета. В то же время общее число микробов в кишечнике людей, преодолевших столетний рубеж, снижается.

Нервная и пищеварительная системы находятся в постоянном «общении», используя для этого сразу несколько языков: нейронный, биохимический, иммунный. Кроме того, в коммуникации между мозгом и пищеварительным трактом важнейшую роль играет кишечный микробиом, представители которого синтезируют широкий спектр нейроактивных веществ: серотонин, гамма-аминомасляную кислоту, ацетилхолин, гистамин, дофамин, норадреналин.

Также микробиом тесно связан с осью «гипоталамус — гипофиз — надпочечники», участвуя в формировании стрессовых реакций. У мышей, выращенных в стерильных условиях и лишенных кишечного микробиома, наблюдается избыточная реакция на стресс. Ученые предполагают, что одна из причин — раздражение рецепторов нервных клеток в стенке кишечника: у безмикробных мышей их чувствительность снижена. В свою очередь, затяжной стресс ведет к неблагоприятным изменениям в микробиоме: снижается число защитных микроорганизмов и происходит размножение условно-болезнетворных.

Установлено, что микробиота кишечника влияет на пищевые пристрастия и аппетит. Существует связь между изменениями в микробиоме и депрессиями: на введение патогенных бактерий в пищеварительный тракт мыши реагируют тревожностью и беспокойством, при этом никаких признаков кишечного воспаления у них не выявляется. Также исследование, проведенное в 2014 году, показало, что микробный дисбаланс — один из факторов риска развития аутизма у детей.

Миллионы микробных генов могут трудиться на благо нашего организма, создавая фундамент для здоровья и долгой жизни, или же провоцировать различные расстройства и болезни. Как направить этот процесс в правильное русло?

• Питание. Пищевой субстрат для представителей кишечной микробиоты — это  клетчатка. Поэтому для процветания бактерий-симбионтов необходимы так называемые пребиотические продукты, богатые грубыми пищевыми волокнами: это овощи, фрукты, неочищенные злаковые, продукты с отрубями.
• Пробиотики. Это продукты питания и препараты, содержащие штаммы симбионтных бактерий (как правило, это бифидо-, лактобактерии, пропионовокислые бактерии и пр.). Микроорганизмы в составе пробиотиков не предназначены для колонизации кишечника, их задача — создать условия для возрождения собственной микробиоты. Доказана эффективность пробиотиков в профилактике аллергических болезней, особенно, у детей первого года жизни, при диарее (кишечные инфекции, прием антибиотиков), в сопроводительном лечении онкобольных, при синдроме раздраженного кишечника, в комплексном лечении иммунодефицитов, депрессивных состояний и пр.
• Трансплантация микробиоты. Сегодня входит в практику процедура коррекции микробных нарушений, возникших после длительного лечения антибиотиками, химиотерапии и пр., путем «подселения» собственных полезных микробов, выделенных из фекалий пациента до начала лечения. Исследования показывают, что такой подход позволяет гораздо быстрее справляться с кишечной дисфункцией и другими проявлениями дисбиоза. Также было установлено, что вместе с микробиомом можно «пересадить» и некоторые свойства организма: при трансплантации кишечных бактерий от тучных мышей к худым последние начинали набирать вес. Еще одно исследование показало, что организм пожилых мышей, поедающих фекалии своих юных сородичей, значительно омолаживается.
• Отказ от стресса. Стрессовые ситуации, особенно длительные, постепенно ведут к крушению многих систем организма, и микробиом — не исключение. Это одна из причин, почему постоянные переживания негативно  сказываются на работе кишечника: страдает стул, пищеварение, повышается риск развития воспалений. В свою очередь, микробный дисбаланс способствует избыточным стрессовым реакциям, формируя порочный круг. Поэтому любые методы, направленные на релаксацию и избавление от стресса: медитативные и дыхательные практики, плавание, йога и другие — гармонизируют не только тело и разум, но и микробиом.