«Микробиом» – назва нової книги вчених-мікробіологів доктора біологічних наук, професора Д.С. Янковського, академіка НАН та НАМН України В.П. Широбокова, кандидата технічних наук Г.С. Димент.
У монографії розглянуті різні сторони життєдіяльності унікального мікробного співтовариства планети, як домінуючої ланки біосфери та життєвого середовища інших організмів, у тому числі й людини.
Дано аналіз сучасних досягнень в галузі вивчення мікробіома людини. Представлені сучасні уявлення про склад і функції симбіотичної мікробіоти людини та її ролі в підтримці здоров’я. Велику увагу приділено питанням первинного формування мікробіома та його змін в онтогенезі.
Дана характеристика засобів, що використовуються для профілактики порушень мікробіома та його відновлення при різних формах патології. Наведено результати власних багаторічних досліджень авторів в області розробки засобів пробіотичного впливу на основі пробіотичних мікроорганізмів і глинистих сорбентів.
2929 літературних джерел. 640 сторінок.
Мова видання – російська
УДК 612.614.616.9 ISBN 978-617-657-039-4
На цій сторінці ви можете ознайомитися зі змістом книги і розділом “Вступ”, придбати книгу можна в інтернет-магазині shop.symbiter.ua.
ОГЛАВЛЕНИЕ
| Список сокращений | 6 |
| Введение | 7 |
| ЧАСТЬ 1. МИКРОБЫ И БИОСФЕРА | 9 |
| Глава 1. Микробы у истоков зарождения биосферы | 11 |
| Глава 2. Молекулярно-биологическая организация представителей микробного мира | 15 |
| 2.1. Прокариоты | 15 |
| 2.1.1. Бактерии | 17 |
| 2.1.2. Археи | 23 |
| 2.2. Эукариотические микроорганизмы | 32 |
| 2.3. Простейшие | 38 |
| 2.4. Нанобы | 41 |
| 2.5. Вирусы: их место и роль в биосфере | 46 |
| 2.6. Вироиды и вироидоподобные сателлитные РНК | 55 |
| 2.7. Плазмиды | 57 |
| 2.8. Прионы | 58 |
| Глава 3. Природные микробные сообщества как суперорганизмы | 62 |
| 3.1. Микроорганизмы – эффективные конструкторы суперорганизмов | 62 |
| 3.2. Микробная колония как пример суперорганизма | 63 |
| 3.3. Микробная биопленка как эффективная форма суперорганизма | 66 |
| 3.4. Взаимоотношения в микробных экосистемах | 74 |
| Глава 4. Экология микроорганизмов | 85 |
| 4.1. Микробный мир абиогенных систем Земли | 85 |
| 4.1.1. Микробиом почвы | 85 |
| 4.1.2. Микробиота гидросферы | 96 |
| 4.1.3. Микрофлора атмосферы | 101 |
| 4.1.4. Микробные обитатели экстремальных систем | 102 |
| 4.2. Симбиотическая микробиота растений и животных | 106 |
| 4.2.1. Микробные симбионты растений | 107 |
| 4.2.2. Симбиотическая микробиота животных | 110 |
| ЧАСТЬ 2. МИКРОБИОМ ЧЕЛОВЕКА | 115 |
| Глава 5. Человек как суперорганизм | 117 |
| 5.1. Общие сведения о микробиоме человека | 117 |
| 5.2. Структурная организация микробиома человека | 118 |
| 5.3. Особенности локальных микробиомов | 120 |
| 5.3.1. Микробиом пищеварительного тракта | 120 |
| 5.3.1.1. Микробиом ротовой полости | 121 |
| 5.3.1.2. Микробиом желудка | 127 |
| 5.3.1.3. Микробиом тонкой кишки | 128 |
| 5.3.1.4. Микробиом толстой кишки | 130 |
| 5.3.1.5. Археи и эукариоты кишечника | 138 |
| 5.3.1.6. Виром кишечника | 139 |
| 5.3.2. Микробиом мочеполовой системы | 142 |
| 5.3.2.1. Микробиом женской мочеполовой системы | 142 |
| 5.3.2.2. Микробиом плаценты | 148 |
| 5.3.2.3. Микробиом мужской мочеполовой системы | 151 |
| 5.3.3. Микробиом кожи | 152 |
| 5.3.4. Микробиом дыхательной системы | 155 |
| 5.3.5. Микробиом конъюнктивы глаза | 158 |
| Глава 6. Роль микробиома человека в обеспечении физиологического гомеостаза его организма | 159 |
| 6.1. Участие микробиома в физиологии человека | 159 |
| 6.2. Участие микробиома в реализации механизмов колонизационной резистентности организма человека | 161 |
| 6.3. Метаболическая и трофическая функции микробиома | 170 |
| 6.4. Биосинтетические функции микробиома | 178 |
| 6.5. Детоксикационная функция микробиома | 183 |
| 6.6. Генетическая функция микробиома | 184 |
| Глава 7. Формирование микробиома и его изменения в онтогенезе | 187 |
| 7.1. Формирование микробиома в раннем детстве | 188 |
| 7.2. Физиологические изменения микробиома у взрослых | 197 |
| 7.3. Микробиом в пожилом и преклонном возрасте | 202 |
| Глава 8. Микробиом и патология | 209 |
| 8.1. Микробиомные нарушения: вопросы терминологии, этиологии и клиники | 209 |
| 8.2. Роль микробиомных нарушений в развитии заболеваний | 217 |
| 8.3. Микробиом и болезни раннего детского возраста | 220 |
| 8.4. Стратегия взаимодействия микробиома человека с возбудителями инфекционных заболеваний | 227 |
| 8.5. Ассоциированные с дисбиозом гастроэнтерологические заболевания | 232 |
| 8.6. Роль дисбиоза в развитии метаболических нарушений | 244 |
| 8.6.1. Неалкогольная жировая болезнь печени (НАЖБП) | 245 |
| 8.6.2. Ожирение | 248 |
| 8.6.3. Резистентность к инсулину и диабет 2-го типа | 255 |
| 8.6.4. Сердечно-сосудистая патология | 256 |
| 8.7. Ось «кишечник – мозг – микробиом» | 259 |
| 8.8. Микробиом и онкологическая патология | 277 |
| 8.9. Микробиом и аутоиммунные заболевания | 288 |
| 8.10. Микробиом и аллергическая патология | 297 |
| 8.11. Микробиом и стоматологическая патология | 302 |
| 8.12. Микробиом и респираторная патология | 304 |
| 8.13. Микробиом и дерматологическая патология | 305 |
| 8.14. Нарушение вагинального микробиома и его роль в развитии гинекологической патологии | 309 |
| 8.15. Микробиом и почечная патология | 316 |
| 8.16. Микробиом и заболевания глаз | 320 |
| 8.17. Микробиом и ВИЧ-инфекция | 321 |
| 8.18. Микробиом и болезни пожилого возраста | 329 |
| Глава 9. Средства оздоровления микробиома | 337 |
| 9.1. Пробиотики | 338 |
| 9.1.1. Микроорганизмы, перспективные для использования в составе пробиотиков | 340 |
| 9.1.1.1. Бифидобактерии | 341 |
| 9.1.1.2. Лактобациллы | 346 |
| 9.1.1.3. Пропионовокислые бактерии | 347 |
| 9.1.1.4. Молочнокислые стрептококки | 349 |
| 9.1.1.5. Бактерии вида Akkermansia muciniphila | 350 |
| 9.1.1.6. Бактерии вида Faecalibacterium prausnitzii | 350 |
| 9.1.1.7. Бактерии рода Enterococcus | 351 |
| 9.1.1.8. Бактерии вида Escherichia coli | 353 |
| 9.1.1.9. Аэробные спорообразующие бактерии рода Bacillus | 355 |
| 9.1.1.10. Современные взгляды на безопасность пробиотиков различного таксономического состава | 357 |
| 9.1.2. Резистентность пробиотических штаммов к естественным ингибиторам пищеварительного тракта | 363 |
| 9.1.3. Концентрация клеток пробиотической микрофлоры | 365 |
| 9.1.4. Антагонизм к патогенным микроорганизмам | 366 |
| 9.1.5. Иммуностимулирующая активность | 372 |
| 9.1.6. Пищеварительная и биосинтетическая активность | 378 |
| 9.1.7. Резистентность к антибиотикам | 380 |
| 9.1.8. Адгезивные свойства пробиотической микрофлоры | 382 |
| 9.1.9. Форма выпуска пробиотиков | 384 |
| 9.1.10. «Национальность» пробиотика | 384 |
| 9.2. Использование пробиотиков в различных областях медицины | 385 |
| 9.2.1. Пробиотики в неонатологии и педиатрии | 388 |
| 9.2.2. Пробиотики в гастроэнтерологии | 395 |
| 9.2.3. Пробиотики и метаболический синдром | 404 |
| 9.2.4. Пробиотики и аутоиммунные болезни | 412 |
| 9.2.5. Место пробиотиков в лечении больных аллергией | 413 |
| 9.2.6. Пробиотики в онкологии | 419 |
| 9.2.7. Пробиотики в акушерстве и гинекологии | 424 |
| 9.2.8. Пробиотики и возбудители инфекций | 427 |
| 9.2.9. Пробиотики и вакцинация | 435 |
| 9.2.10. Пробиотики в неврологии и психиатрии | 436 |
| 9.2.11. Использование пробиотиков в стоматологии | 441 |
| 9.2.12. Пробиотики и заболевания почек | 443 |
| 9.2.13. Пробиотики в геронтологии | 444 |
| 9.3. Другие средства оздоровления микробиома | 447 |
| 9.3.1. Пребиотики | 447 |
| 9.3.2. Синбиотики | 451 |
| 9.3.3. Продукты функционального питания | 454 |
| 9.3.4. Парапробиотики | 455 |
| 9.3.5. Нутрицевтики и парафармацевтики | 461 |
| 9.3.6. Фекальная трансплантация | 462 |
| 9.3.7. Энтеросорбенты | 464 |
| Глава 10. Оздоровление микробиома как важный фактор борьбы с распространением резистентных к лекарственной терапии патогенных бактерий | 467 |
| Глава 11.Концептуальные взгляды авторов на проблему оздоровления микробиома | 481 |
| Заключение | 517 |
| Список использованной литературы | 522 |
ВСТУП
«Якщо ви не любите бактерії, вам не пощастило з планетою. Земля – це планета бактерій»
Крейг Вентер
Необхідність цієї книги обумовлена стрімкою еволюцією знань про мікроорганізми і переглядом класичних уявлень про роль даної групи живих організмів у функціонуванні біосфери в цілому і житті людини, зокрема. У нашій попередній монографії – «Мікроби в біогеохімічних процесах, еволюції біосфери і існування людства», яка вийшла в 2014 році, ми вже звертали увагу читача на величезну роль мікроорганізмів в еволюції біосфери, зародженні і підтримці життя на Землі. Протягом цього досить короткого проміжку часу наука збагатилася новими даними, які значно доповнюють уявлення про роль мікроорганізмів як в глобальних біосферних процесах, так і в життєдіяльності всіх живих організмів, які, завдяки бактеріям-симбіонтам, являють собою складні симбіотичні комплекси – суперорганізми. З огляду на наукову цінність цієї інформації і нові результати власних досліджень, ми прийшли до висновку про необхідність підготовки нової книги.
Історія розвитку знань про мікроорганізми – це найбільшою мірою історія боротьби зі збудниками інфекційних хвороб людини, тварин і рослин, а також мікробними шкідниками іншого характеру. Разом з тим досягнення мікробіологічної науки останніх десятиліть помітно похитнули укорінені уявлення про мікроорганізми як шкідливі одноклітинні організми. Сьогодні мікроорганізми розглядаються як оптимально влаштовані, досконалі і заслуговуючі великої уваги представники живого миру, що є основою біосфери і необхідним фактором для існування вищих видів. Зникнення мікроорганізмів рівнозначно руйнуванню живої оболонки Землі і знищенню життя на нашій планеті.
Будучи першоджерелом зародження життя на Землі і домінантною ланкою біосфери, мікроорганізми продовжують грати роль одного з ключових чинників збереження видів як нижчих, так і вищих живих організмів, в тому числі людини, і двигуна їх прогресивної еволюції.
Людина як біологічний вид виникла в біосфері, колонізованої мікроорганізмами, які з’явилися на кілька мільярдів років раніше Homo sapiens. В процесі спільної еволюції симбіотичні мікроорганізми заселили слизові оболонки і шкірні покриви людини, що згодом призвело до формування унікального додаткового органу людини, який порівняно недавно отримав назву «мікробіом».
Інтерес до мікробної екології людини стрімко зростає. У 2007 році Національний інститут здоров’я США ініціював масштабний фундаментальний науковий проект «Мікробіом людини» (Human Microbiome Project), який об’єднує розробки вчених провідних наукових організацій різних країн світу, зокрема США (NIH), Австралії (CSIRO), Канади (CIHR), Китаю (MOST), країн Європейського союзу (MetaHIT Consortium), Сінгапуру та ін.
Найбільш пріоритетними напрямками досліджень в рамках Проекту є розшифровка метагенома, а також вивчення метаболома і протеома симбиотичної мікробіоти людини, що має колосальне значення у формуванні та підтримці здоров’я протягом усього життя.
Проведені в останні роки метагеномні дослідження відкрили багато сторін глибини мутуалістичних взаємозв’язків організму людини з симбіотичною мікробіотою. Стало очевидним, що мікробіом є найважливішим життєзабезпечуючим органом людини, без якого підтримання гомеостазу організму не є можливим. Цей унікальний мікробний орган тісно асоційований з імунною системою і забезпечує захист організму від несприятливих впливів зовнішнього середовища. Мікробіом активно бере участь в регуляції численних метаболічних функцій і функціонуванні інших органів і систем організму людини.
Мікробіом людини характеризується величезною різноманітністю. На кожну клітину людського тіла припадає 10-100 мікробних клітин, а на кожен ген – не менше 100 генів мікробного походження. Цей унікальний орган, що перетворює людину в «суперорганізм», знаходиться під постійним впливом різноманітних факторів: генетичних, вікових, статевих, екологічних, а також пов’язаних з харчуванням і способом життя.
Унікальність мікробіома полягає в суворій індивідуальності для кожної людини. Передбачається, що в майбутньому це може дозволити проводити ідентифікацію особи за послідовністю ДНК індігенної мікрофлори подібно зняттю відбитків пальців.
Вивчення мікробіома дозволило значно змінити традиційні погляди на етіологію багатьох захворювань людини. Будь-які патологічні процеси в організмі людини протікають на тлі серйозних змін в складі і функціональній активності мікробіома. Людина з мікроекологічними (мікробіомними) порушеннями (дисбіозами) характеризується більшою вразливістю до розвитку хвороб, причому не тільки інфекційного, але і соматичного характеру.
Кінець ХХ ст. ознаменувався відкриттям інфекційних агентів, які є збудниками захворювань, що тривалий час вважалися соматичними (виразкова хвороба, гастрит, гепатит, рак та ін.), або суттєво впливають на перебіг таких захворювань, як інфаркт міокарда, окремі форми бронхіальної астми, шизофренія та ін.
Як показали результати численних досліджень, такі форми патологіїй як діабет, ожиріння, нейропсихологічні розлади, алергія, аутоімунні і серцево-судинні та багато інших хвороб, мають зв’язок зі станом мікробіома.
Процес формування мікробіома починається задовго до народження дитини. У цьому процесі задіяні численні механізми, пов’язані зі здоров’ям матері, особливо зі станом її мікробної системи, умовами протікання пологів, формою вигодовування дитини, а також впливом навколишнього середовища . В міру дорослішання і старіння організму спостерігаються помітні зміни складу мікробіома, які стають найбільш виразними в похилому і старечому віці. Фізіологічні зміни, які відбуваються в тілі людини з віком, в першу чергу виражаються в зниженні біологічних функцій і здатності пристосовуватися до стресових впливів. Всі ці вікові процеси протікають на тлі серйозних змін в складі і функціональній активності мікробіома. Людина в пізньому віці характеризується більшою вразливістю до хвороб, багато з яких пов’язані зі зниженням ефективності мікроекологічної системи в літньому віці.
Тому підтримка фізіологічного стану мікробіома на всіх етапах життя людини, починаючи з внутрішньоутробного розвитку плода і до глибокої старості, має величезне значення для поліпшення здоров’я населення всіх вікових категорій. Сучасна наука вже у великій мірі готова вирішити багато питань збереження і відновлення здорового мікробіома. Не останнє місце у вирішенні цієї проблеми повинні зайняти препарати і продукти пробіотичного дії, механізми впливу яких інтенсивно вивчаються.