Валерий Даниленко профессор, доктор биологических наук

Карина Сарсенова

– Добрый вечер, дорогие друзья! Невидимый мир вокруг нас – это не только тонкие энергии, призраки, духи, сущности всех мастей, но, в первую очередь, это невидимые глазу человека микроорганизмы, микробы, возможно, истинные хозяева Земли. Микроорганизмы, как утверждают учёные, появились на нашей планете задолго до зарождения остальных видов живых существ. Микробы, целые их вселенные населяют организмы каждого из нас. Об этих удивительных вселенных, о целых мирозданиях внутри человека рассказывает интереснейший гость сегодняшней передачи «Избранный», легендарный учёный из России, профессор, доктор биологических наук Института общей генетики имени Н.И. Вавилова Российской академии наук Валерий Николаевич Даниленко. Здравствуйте, Валерий Николаевич!

Валерий Даниленко

– Добрый день!

Карина Сарсенова

– Я очень рада, что Вы выкроили время, чтобы прийти нашу передачу и поделиться с телезрителями уникальными познаниями. Валерий Николаевич, я знаю, что Вы известный в России и за её пределами генетик, учёный, занимающийся микробиотами человека. А можно ли вкратце объяснить, что такое микробиота человека, в чём суть Вашей научной деятельности?

Валерий Даниленко

– Прежде чем перейти к этой теме, хочу поблагодарить организаторов программы за приглашение. Замечу, что моё согласие участвовать в эфире в определённой степени обусловлено тем, что я давно работаю и с учёными Казахстана. Мне давно знакомы и интересны люди, которые здесь живут. И нас связывают многолетние научные традиции. Теперь перейдём к микробиоте. Микробном человека, как Вы правильно сказали, есть у всего живого – от насекомых и до млекопитающих и человека. И, как выяснилось, микробном играет ключевую роль в функционировании здоровья, поддержания гомеостаза и напрямую или косвенно связан со многими заболеваниями организма. На сегодняшний день микробиотика – направление в науке, которое является своего рода мейнстримом во всей мировой науке. Количество учёных, интересующихся этой проблемой, и не только учёных, растёт в геометрической прогрессии. Прежде чем рассказывать о том, что такое микробном, микробиота человека, я хочу представить институт, где я работаю, своих коллег. Я работаю в Институте общей генетики имени Н.И. Вавилова заведующим отделом, и обозначенным направлением в моём отделе занимается более 60 человек. Это направление популярно сейчас и в России, и во многих других институтах – не только в Соединённых Штатах или в Европе. Этим направлением занимаются сейчас и в Астане, у нас с ними налажено взаимодействие, научные контакты.

Итак, микробном, микробиота человека. Первое, что поражает, это то, что в нашем желудочно-кишечном тракте обитает от двух до трёх килограммов бактерий. И второе, что количество генов, которые они кодируют, в 100 раз превышает геном человека. Когда 10 лет назад это было установлено с используемой высочайшей технологией секвенирования, то тогда уже люди понимали, что знание несёт за собой целый ряд последующих открытий. Мы с этим жили, мы знаем Мечникова, нобелевского лауреата, который более ста лет назад говорил, как для нас важна микробиота, или микробном. Тогда это так не называлось, он говорил о бифидобактериях, молочнокислых бактериях, что они определяют здоровье человека, и даже упомянул, что это может быть связано с функционированием нервной деятельности и с собственно сознанием человека.

Карина Сарсенова

– А что такое микробиота, микробы в экологическом контексте? Наверное, микробы заселяют не только человека, если они появились раньше других видов живых существ на Земле, видимо, они заселяют и почву, и водные ресурсы, и воздушное пространство.

Валерий Даниленко

– Да, именно так оно и есть. И мои первые научные исследования были связаны с изучением экологической системы микробиоты, тогда она так не называлась, с изучением микробиоты почв. Действительно в почве, воде, в морях, океанах и в реках присутствует огромное количество разнообразных бактерий. Сегодня мы будем говорить о тех бактериях, которые приносят человеку пользу.

Карина Сарсенова

– Это так называемые компенсальные бактерии?

Валерий Даниленко

– Да, если это касается человека, то речь идёт о компенсальных бактериях, тех, которые с ним существуют и живут всё время. А в почве, в каждом грамме почвы тоже находится около миллиарда бактерий, в основном это так называемые актинобактерии, которые продуцируют практически все известные нам антибиотики. Их можно выделить из почвы, из моря. Мы все знаем стрептомицин – первый, пенициллин, тетрациклины, хлорамфениколы и многие другие, а то, что нам неизвестно сейчас – это полусинтетические производные на их основе, это, так скажем, торговое наименование, тот же самый сумамед или азитромицин, то, что сейчас очень эффективно используется для лечения различных заболеваний от грамположительных бактерий. Поэтому они, помимо антибиотиков, являются источниками многих других биологически важных и нужных веществ, которые добываются, производятся в нашей биотехнологической промышленности, в области красной биотехнологии.

Карина Сарсенова

– А что это такое?

Валерий Даниленко

– Биотехнология подразделяется на несколько направлений. Я упомянул красную биотехнологию. Это использование бактерий и процессов их выращивания, ферментации для получения лекарств. Это медицина. Зелёная биотехнология – это использование бактерий для получения различных веществ: аминокислот, витаминов и так далее – для сельского хозяйства, пищевой промышленности. Классическая биотехнология тесно связана с использованием методов генной инженерии и самых современных методов метогеномики и протеомики. Все направления вошли во все области исследования.

Карина Сарсенова

– Если мы вернёмся к компенсальным бактериям, которые живут в человеческом организме, на человеке, в человеке, что-нибудь интересное Вы можете нам рассказать об этих видах бактерий? Кто же живёт с нами и в нас?

Валерий Даниленко

– Да, конечно. То, что становится известно в последние годы, поражает не только самих учёных неожиданностью и новизной, это поражает и людей, которые этим интересуются, сталкиваются в жизни. Что такое ген, что такое генная инженерия, что такое секвенирование генома – это сейчас уже знают все. То, что у нас живут бактерии, было известно давно.

Сейчас для систематизации, более подробного исследования тело человека разделено на 18 полостей, в которых живут и существуют бактерии, принося ту или иную пользу для нашего организма. Три из 18 полостей – наиболее важные для здоровья человека. Это желудочно-кишечный тракт, где живёт значительная часть бактерий. Я упоминал, их там от двух до трёх килограммов. Это ротовая полость, которая тоже важна для жизнедеятельности человека, и вагинальная полость у женщин, где в основном обитают лактобациллы, их несколько десятков видов. Конечно же, там присутствуют и условно патогенные и патогенные бактерии. О важности этих бактерий для возникновения проблем деторождения, здоровья женщины мы поговорим позже.

Если вернуться к бактериям, которые живут в желудочно-кишечном тракте, то там их обнаруживается до 1000 видов. 1000 видов разных бактерий! Но нужно понимать, что каждый вид бактерий может быть представлен тысячами и десятками тысяч штаммов, которые отличаются друг от друга.

Карина Сарсенова

– Что такое штамм?

Валерий Даниленко

– Штамм – это вариант отличия одного вида или его вариации или подвида бактерий от другого.

Карина Сарсенова

– Подвид?

Валерий Даниленко

– Подвиды тоже есть у бактерий. У каждого человека есть примерно по 100 видов бактерий, и по соотношению все люди, живущие на Земле – в Соединённых Штатах, Европе, Японии, России, – имеют, если говорить о крупной классификации, по три-четыре основных энтеротипа. Это большие группы бактерий.

Детальные исследования показали, что на самом деле нет ни одного человека, бактерии которого были бы похожи на бактерии других людей. Мы в этом отношении, если смотреть по комбинациям генов, по штаммам, очень индивидуальны. Возможно, только близкие родственники имеют определённое сходство. Это было доказано при изучении однояйцевых близнецов и других методов исследований. Поэтому наше богатство – наш генофонд, которым мы все должны дорожить, и хранить генофонд индивидуальный, сложившийся у нас с рождения.

Карина Сарсенова

– Это код нашего здоровья.

Валерий Даниленко

– Это код нашего персонального здоровья. Мы говорим о персонализированной медицине, о том, что она приходит. Она уже пришла, используется при лечении различных заболеваний – и онкологических, и иммунных, и других. По генотипу люди, живущие на Земле, мало отличаются друг от друга. Но на уровне микробном, микробиоты, на уровне композиции генов, которых, ещё раз напоминаю, в 100 раз больше, чем наш геном, наблюдаются значительные отличия.

Карина Сарсенова

– Валерий Николаевич, в чём суть этих отличий? В питании, в социальной среде человека?

Валерий Даниленко

– Суть этих отличий изучает наука, которая сейчас находится в стадии бурного развития, и мы можем говорить о том, что знаем на сегодняшний день, предполагая, что может быть завтра. Отличия складываются по нескольким параметрам. Первое – это наш генотип. Второе – это наше питание. Третье – это наш культурный образ жизни, санитарный и так далее. И четвёртое – это социальные условия, социальные стрессы, в которых мы находимся. И ключевым, важнейшим моментом является применение антибиотиков, которое сказывается на отборе тех или иных штаммов бактерий.

Карина Сарсенова

– Это негативное влияние?

Валерий Даниленко

– Это негативное влияние, да. Но в прошлом году мы опубликовали работу в известном европейском журнале «Микробная экология», где при изучении и сравнении генов у одного из классических пробиотических бактерий переходим к пробиотикам постепенно, это bifidobacterium longum, выделенные из российского человека. Мы первоначально обнаружили более 35 генов, которые потом показали присутствие только в популяции людей, живущих в центральном регионе России. Таких генов нет ни в Европе, ни в Японии, ни в Америке, но там есть свои. И, как мы предполагаем, эти гены были сформированы благодаря этнокультурным особенностям данной популяции: питание, условия жизни и так далее. Недавно мы провели аналогичную сравнительную работу по изучению бифидобактерий lactobacillus, пробиотически выделенных из жителей Казахстана, из казахов конкретно, и сравнили их с выделенными из россиян, и тоже нашли определённые отличия, связанные с условиями питания, условиями жизни.

Карина Сарсенова

– Вы говорили, что вес бактерий, общий вес, которые живут в желудочно-кишечном тракте, может составлять от одного до трёх килограммов. Валерий Николаевич, какие туда входят бактерии? Они все полезные или есть условно-патогенные? И почему все эти бактерии желудочно-кишечного тракта называют вторым головным мозгом человека?

Валерий Даниленко

– Основным представителем является bacteroides, так называемая mikutas, их больше всего, они составляют практически 90 % всей массы. Но наиболее исследованными и наиболее полезными и признанными на сегодняшний день являются бифидобактерии и лактобациллы, которые мы знаем, которые видим по телевизору постоянно, о которых нам говорят: «Принимайте йогурт, он содержит бифидо, вот лакто, и на 70 % ваш иммунитет поддерживается этим». Это в значительной степени так. Пробиотических бактерий, бифидобактерий около сотни видов. И лактобацилл существует сотни видов. Это те основные, о которых чётко известно, что они полезны для нашего здоровья.

Карина Сарсенова

– Какую функцию они осуществляют?

Валерий Даниленко

– Они продуцируют витамины, в частности, группы В, практически все. Они продуцируют незаменимые аминокислоты, осуществляют участие в деградации, разрушении клетчатки, полисахаридов, которые мы поглощаем с овощами, с растительной пищей. Без бифидобактерий этот процесс в нашем организме был бы неосуществим, у нас нет таких ферментов, они продуцируют ферменты гидролиза белков. У популяции людей, которые живут и питаются в основном растительной пищей, обитает один вид бактерий. Те, кто питается животно-белковый пищей, имеют совершенно другой вид бактерий.

Теперь поговорим об их функциях. Неожиданных функциях, которые открылись, когда начали исследовать влияние определённых бифидобактерий и лактобацилл на поведение, на животных, в первую очередь, на грызунах, и на людях, добровольцах, выяснилось, что некоторые из штаммов в данном случае обладают способностью повышать когнитивное свойство, то есть обучаемость, могут влиять на снятие стресса. У нас в стрессовых ситуациях вырабатывается кортизол, происходит значительное повышение норадреналина и в крови, и в желудочно-кишечном тракте. Бактерии его нормализуют, и самое интересное, они способны продуцировать нейрогормоны, например, серотонин – гормон удовольствия, допамин, холины, гамма-аминомасляную кислоту. Оказалось, кроме того, что сам человек их способен синтезировать и производить для регуляции координации, взаимодействия различных органов в организме, этим обладают и бактерии. Это установлено для бифидо- и лактобактерий, пробиотиков, которые важны для здоровья человека. Их назвали психобиотики, потому что их можно использовать в качестве препаратов для снятия депрессивного состояния, состояния тревожности. Это состояние в той или иной степени сопровождает и людей, болеющих диабетом II типа, людей с синдромом раздражённого кишечника и так далее. И сейчас популярен вопрос, который Вы, Карина Рашитовна, задали вторым, о том, что бактерии кишечно-желудочного тракта – это второй мозг человека, более древний мозг, который управляет нашим поведением, способностью усваивать новые знания у детей. Помимо этого, он, этот мозг, управляет и другими взаимодействиями с различными системами человека и органами.

Карина Сарсенова

– Валерий Николаевич, получается, что дисбактериоз, нарушение баланса между бактериями, населяющими кишечник человека, – это очень опасная вещь? Я сама безумно удивилась, когда узнала, что дисбактериоз связан с аутизмом у детей. Так это или нет?

Валерий Даниленко

– Да, именно так.

Карина Сарсенова

– Каким образом?

Валерий Даниленко

– Это болезнь, механизм и причина которой не ясны до сегодняшнего дня. И некое понимание, чем это может быть обусловлено и как можно лечить больного, приносит изучение связи нашей микробиоты, микробиоты ребёнка и развития этого заболевания. Если рассматривать в более широком плане, дисбактериоз – проблема значительной части людей, и с этим связаны различные факторы. Я к этому ещё вернусь. Но чётко установлено, что при аутизме нарушается дисбаланс микробиоты, исчезают определённые бактерии, которые там жили, появляются бактерии другие, которые начинают синтезировать иные вещества. И это сказывается на психологическом и психическом поведении ребёнка, приводит к его замкнутости в соответствующих процессах.

Карина Сарсенова

– А предпринимались какие-то попытки лечить больных детей с помощью персональной медицины через подселение тех бактерий, которых не хватает у ребёнка?

Валерий Даниленко

– Идеи обсуждаются, но пока они находятся на стадии экспериментов на лабораторных животных. Необходимо выяснить, какие в данном случае не только бактерии, но и какие композиции генов исчезают, а какие новые композиции вредных генов появляются. Можно потом вводить бактерии, которые снимут эту проблему. Я упомянул о нейромодулирующих веществах, о нейромодулирующих генах, которые есть у большинства, у многих бактерий, населяющих и кишечный тракт, и другие полости человека. И изучение распределения композиции этих генов-нейромодуляторов у бактерий здоровых людей и у людей с аутизмом даёт подходы к пониманию, какие не просто виды бактерий, но бактерии, несущие какие гены, нужно внести для компенсации. Технология введения – через пробиотики. Мы уже сегодня их обсуждали. Что такое пробиотики как биологически активная добавка, мы все знаем. А теперь речь идёт о фармабиотиках. Это новый этап развития пробиотиков, когда они должны стать фармпрепаратами, способными излечивать различные заболевания. В данном случае нужно создать определённые фармабиотики композиций различных лактобифидобактерий, может быть, и других бактерий, несущих определённые комбинации генов-нейромодуляторов. А второе – это трансплантация. Сейчас то, что внедряется в медицинскую практику, требует длительных клинических исследований, пока всё это на стадии внедрения. Трансплантация – это когда у здорового человека или человека с повышенными стрессоустойчивыми показателями берутся образцы его фекалий, нужным образом подготавливаются и переносятся больному человеку. Сейчас проводятся трансплантации в Соединённых Штатах и Европе, в редких случаях – в России, когда есть инфекционное заболевание, а человек находится в тяжелейшем состоянии и его нужно спасать. Это целая технология. Мы все знаем, чтобы внедрить лекарство в производство, нужен десяток лет, миллиарды долларов и наличие всех клинических исследований. В данном случае это лекарства, которые миллионы людей ждут. А трансплантация – это один препарат, нужен другой – берёшь другой. И на это не хватит ни денег, ни времени. Это другая проблема. И проблема здравоохранения, и проблема этическая в том числе.

Карина Сарсенова

– Валерий Николаевич, очень интересная тема. А как формируется микробиота человека? Я слышала, что младенец рождается абсолютно стерильным, так ли это? Или он стерилен в лоне матери, или это тоже миф?

Валерий Даниленко

– Мы говорили о том, что каждый человек индивидуален на штаммовом уровне по содержанию своей микробиоты. Действительно, второй факт, что ребёнок, когда рождается, абсолютно стерилен, и лишь потом происходит попадание в организм бифидобактерий, лактобацилл, в первую очередь – из организма матери.

Карина Сарсенова

– То есть ребёнок после рождения должен полежать на груди у матери, это один из методов осеменения бактериями?

Валерий Даниленко

– Да. При прохождении родовых путей, даже при рождении на поверхность тела попадают какие-то бактерии.

Карина Сарсенова

– А если это кесарево сечение?

Валерий Даниленко

– При кесаревом сечении он тоже рождается стерильным, но существующие данные говорят о том, что у таких детей больше проблем в последующем с их становлением и развитием микробиоты.

Карина Сарсенова

– Если у грудного ребёнка проблемы с животиком, кишечные колики, сильный дисбактериоз, то можно в каком-нибудь научном институте сдать его кал на анализы и вылечить? С помощью тех же подходящих ему пробиотиков…

Валерий Даниленко

– Конечно. На сегодняшний день это уже стандарт. Практически везде, и в Казахстане, и в России, и в мире, при рождении ребёнка сразу же определяют его композицию микробиоты. Это нужно делать раз в несколько месяцев на первом году жизни. И дают компенсирующие препараты, те, которые восстанавливают микробиоту или создают её, наполняют. Надо учитывать, что те пробиотики, которые мы используем сейчас, созданы на основе бактерий, выделенных из жителей Северной Европы, Германии, Италии и так далее. И они транзитные, не способны существовать в нашем организме какой-то длительный период. Это 24 часа, 48 часов, но благодаря своим свойствам они способны при длительном применении (в течение месяца) убирать патогенное или условно-патогенное и давать возможность микробиоте восстановиться. За счёт чего она может восстанавливаться? За счёт здорового окружения родственников. Существующие пробиотики – далеко не идеал, поэтому необходимо создание собственно пробиотиков, даже как биологически активных добавок, которые выделены из данного этнокультурального региона.

Карина Сарсенова

– Человек как эволюционный вид проходил через разные стадии развития – от первобытного человека до современного гомо сапиенса. А как в этом участвовали микробы?

Валерий Даниленко

– В последние десятилетия в научной литературе обсуждается проблема коэволюции бактерий и млекопитающих, в том числе бактерий и человека, и отмечается значительная роль бактерий в совместной эволюции с высшими организмами млекопитающих. Но, по-видимому, она очень даже существенна. Вы упоминали Фридриха Энгельса, был такой немецкий учёный, который говорил о причинах, создавших человека. И одна из них – умение разводить огонь. Мне кажется, что умение использовать огонь для приготовления пищи привело к тому, что человек начал использовать другую пищу, не только растительную, но и животную, и благодаря этому в его кишечнике начали развиваться бактерии, несущие другие гены. Возможно, что эта группа бактерий, мы пытаемся их найти, и привела к тому, что при взаимодействии с мозгом и центральной нервной системой мозг стал программироваться иначе. Я уже упомянул, что бактерии определяют наш аппетит, определяют наше поведение. То есть они обладают набором определённых генов и всех элементов, которые характерны для центральной системы. Один наш известный учёный, биохимик, спросил, когда я сказал, что есть такая наука – нейроэндокринология, микробная нейроэндокринология: а разве у бактерий есть мозг? У бактерии мозга нет, но совокупности бактерий представляют собой некий виртуальный мозг. Возникает вопрос: если это действительно наш древний второй мозг, если он так важен, то функционирование и наше поведение, интеллектуальные способности можно как-то улучшить, по крайней мере не взрослого человека, уже сложившегося, а ребёнка.

Карина Сарсенова

– Давайте, Валерий Николаевич, поговорим с Вами о такой серьёзной проблеме человечества, как туберкулёз. Ведь его, как известно, вызывает туберкулёзная палочка, правильно? Вы занимаетесь разработкой лекарств, антибиотиков против туберкулёза. И это очень интересная болезнь. Я знаю, что она может быть скрытой, у большинства людей так и происходит. Мы, наверное, почти все инфицированы. Опасно ли это?

Валерий Даниленко

– Это действительно так. Я хочу подтвердить, что можно выделить два основных направления работы той команды людей, которую я возглавляю. Это микробиота, в широком плане – микробная экология и создание соответствующих лекарств, второе – туберкулёз. Почему я выбрал для изучения именно эту болезнь? Мы начинали и занимались созданием препаратов – противораковых, противоинфекционных, против других возбудителей. Есть особенность туберкулёзной палочки по сравнению с большинством других возбудителей пневмонии, стафилококковых инфекций и многих инфекционных заболеваний. Помимо того, что люди болеют туберкулёзом, а таких случаев, к сожалению, на постсоветском пространстве достаточно много – только за последние год-два нам удалось снизить рост численности заболевающих, помимо этого, примерно 30–33 % всего населения мира инфицировано микробактериями туберкулезис и является носителями с детства и до конца жизни. Только часть из них в стрессовых условиях, условиях нестандартных способна заболевать. Они из латентного переходят в активное состояние, люди заболевают при контакте. Я не говорю – при контакте с больными открытой формой туберкулёза, когда при попадании бактерий в больших количествах через дыхательные пути воздушно-капельным методом происходит инфицирование, если у нас ослаблена иммунная система. Но меня заинтересовало то, что примерно 60 % населения в России являются носителями свободной формы.

Карина Сарсенова

– Большие цифры.

Валерий Даниленко

– Да, большие цифры. В Соединённых Штатах я работаю с американскими учёными, в консорциуме принимает участие и Тайвань, ЮАР, Швеция и так далее.

Карина Сарсенова

– А как обстоят дела в Казахстане?

Валерий Даниленко

– В Казахстане с этим такая же большая проблема, как и в России.

Карина Сарсенова

– Почему? Туберкулёзная палочка уже устойчива к антибиотикам?

Валерий Даниленко

– С одной стороны, да, опасность, которая продолжает расти и которая понятна всем медикам во всём мире, это множественная широкая лекарственная устойчивость. И даже есть устойчивость ко всем антибиотикам, когда человека невозможно излечить. Когда человека при заболевании туберкулёзом лечат в течение от полугода до двух лет, применяют до шести разных антибиотиков. И когда возникает устойчивость к трём-пяти антибиотикам, это тяжёлый случай, сложно излечить. Вторая проблема – изменение иммунного статуса популяции людей, иммуннодефицит. Я сейчас не говорю о ВИЧ-инфицированных. Возникают мутантные формы туберкулёза, учёные обнаружили мутации по четырём генам. При таком полном отсутствии иммунитета человек умирает. Туберкулёз – одна из основных причин смерти ВИЧ-инфицированных. Эти мутации устойчивы ко многим антибиотикам. Мы с учёными из ЮАР планируем совместный проект по решению возникшей проблемы. Все мы знаем китайскую линию бейджинг, но появилась и в России появилась своя – Вноль, обладающая наибольшей трансмиссивностью. Буквально недавно мы обнаружили новую сублинию, которая, по-видимому, преимущественно развивается у людей с пониженным иммунитетом. И речь идёт не только о ВИЧ, пониженный иммунитет может быть у диабетика второго типа, у больного гепатитом, у людей, живущих на севере, в экстремальных условиях. Такие штаммы мы обнаружили на основе секвенирования ДНК. Есть они в Швеции, Беларуси, Молдавии, России. Примерно 5 % уже существует таких новых эпидемиологически опасных и устойчивых к антибиотикам. Конечно, это проблема социальная, требующая комплексных решений в лечении туберкулёза. Все эти гибридные войны – устойчивость к антибиотикам, изменённая патогенность под влиянием факторов снижения иммунитета, персистенция и прочее – особенно опасны для детей. Если люди старшего поколения являются носителями классических, относительно знакомых форм туберкулёза, то теперь появились новые, адаптированные к пониженному иммунитету. И ребёнок при рождении инфицируется, у него развивается новая форма, и при последующем стрессе этот клон с новыми мутациями приведёт к изменённой болезни. Врачи должны быть готовы к этому. Насколько я понимаю, проблема детского туберкулёза в России есть, и это сложная проблема.