Александр Суворов,
член-корреспондент РАН, доктор медицинских наук
«Природа» №4, 2019
Нельзя не признать, что человек оказался на вершине эволюции благодаря хорошо развившемуся головному мозгу. Но это не единственное, что делает Homo sapiens самым успешным, хотя и довольно уязвимым видом млекопитающих.
Наш организм «спроектирован» очень сложно, при этом его жизнедеятельность контролируется разными взаимосвязанными механизмами — нейрональными и гормональными, метаболическими и иммунологическими. Он как бы следит за нашим поведением, действуя по хорошо известному принципу кнута и пряника. В качестве наказания за необдуманные поступки мы чувствуем боль, отдергивая, например, руку от огня, а предостережением служит страх, который мы ощущаем, оказавшись на краю пропасти или рядом с опасным животным (в том числе и своего вида). Точно также работают и механизмы поощрения: мы испытываем наслаждение, сытно пообедав и хорошо выспавшись, или умиление, глядя на маленьких детей (которых, к слову, делаем обычно тоже с удовольствием). Таким образом наш собственный организм нас же поощряет за биологически оправданное поведение, такое как продолжение рода, получение пищи, приводящее к снабжению необходимой энергии и содержание своего тела в хорошей форме.
Как происходит «награждение», изучено уже неплохо. В качестве бонуса за хорошее поведение у нас вырабатываются нейромедиаторы (норадреналин, дофамин, эндорфины), которые стимулируют центры головного мозга, отвечающие за позитивные эмоции. Существует даже специальный белок — кисспептин (от англ. kiss — ‘поцелуй’ и peptid — ‘белок’), который может управлять активностью лимбических структур головного мозга, отвечающих за эмоции, в том числе и сексуальные. Как это работает, проверено в двойном слепом исследовании: в эксперименте участвовали добровольцы (29 здоровых мужчин), которым внутривенно вводили либо кисспептин, либо плацебо (рис. 1) [1]. Во время проведения магнитно-резонансной томографии всем участникам эксперимента предлагали рассматривать фотографии с эротическими, нейтральными или негативными сценами. Кисспептин усиливал реакцию лимбических структур мозга, связанных с сексуальным возбуждением, только при просмотре эротических снимков. Без гормона «поцелуев» таких изменений не наблюдалось.
Однако почему нам должно быть приятно целоваться? Казалось бы, поцелуй любимой женщины или мужчины и тем более родственника или друга не грозит продолжением рода и не улучшает пищеварение. Зачем же тратить ресурс поощрения на бесполезные поступки? Склонен думать, что объяснение тут кроется в микробиоме ротовой полости.
Если глаза образно называют «зеркалом души», то микробиоту можно считать «зеркалом здоровья». Сотни видов микроорганизмов обитают во всех частях нашего тела (в слизистой оболочке и на поверхности кожи, в ротовой полости и кишечнике, в легких и т.д.) и влияют на нашу жизнь*. Формируется микробиота в детстве одновременно с системой врожденного иммунитета [2], и у каждого человека она своя, причем ее состав настолько уникален, что микробиоту стали использовать в криминалистике (рис. 2) [3].
Рис 2. Схема состава микробиоты двух человек в разных участках тела [3]. У каждого человека она разнообразна и уникальна. Цвет сектора соответствует определенному типу бактерий
Оральная микробиота, которая включает популяции бактерий не только полости рта, но и глотки, носовых ходов и пищевода, — второй (после желудочно-кишечного тракта) по численности микробиом человека. В расширенной базе данных орального микробиома человека, eHOMD (от англ. expanded Human Oral Microbiome Database), уже содержится информация о приблизительно 700 видах микроорганизмов, 70% из которых пригодны для культивирования, и большинству (57%) из них уже присвоены названия [4].
Рис. 3. Биогеография микробиоты в зубном налете [6]. Анаэробные бактерии живут внутри, а аэробные — снаружи
В полости рта взрослого человека обитает от 50 до 100 млрд бактерий около 96% видов от общего числа оральных бактерий, которые относятся к шести условным типам — Firmicutes, Actinobacteria, Proteobacteria, Fusobacteria, Bacteroidetes и Spirocheetes [5]. С этими, казалось бы, незаметными обитателями связано состояние здоровья нашего организма: они влияют на многие протекающие в нем процессы — от метаболизма до иммунных реакций. Микробиом полости рта не только уникален, но и легкодоступен: ротовая полость служит воротами, через которые микроорганизмы проникают внутрь и находят подходящее место для колонизации в пищеварительном тракте и дыхательных путях. Существует обширная литература, описывающая роль орального микробиома в жизни здорового человека и при развитии различных патологий (диабета, бактериемии, эндокардита, преждевременных родов, онкологических, аутоиммунных и других заболеваний). Американские микробиологи выпустили специальное руководство, в котором собраны все сведения о микробиоме полости рта [6]. Давно известно, что бактерии ротовой полости очень привередливы к тому, где и с кем им жить: выбирая соседей или место колонизации, они связываются с помощью своих адгезинов с рецепторами, расположенными на других бактериях или эпителиальных клетках. Таким образом, они не случайно накапливаются на поверхности зубов, языка или десен, а в результате специфического взаимодействия с ними. Несколько лет назад была разработана технология, которая позволяет визуализировать in situ пространственную организацию (биогеографию) бактериальных таксонов определенного микробиоценоза на основе известной информации о функциональных признаках конкретных его членов (рис. 3).
На основе информации о микробиомах, полученной благодаря современным достижениям метагеномики и техники секвенирования, можно будет разрабатывать биомаркеры для ранней диагностики заболеваний. Таким биомаркерами могут служить, например, оральные бактерии, обнаруженные в новообразованиях поджелудочной железы [7]. В результате анализа микробиомов по 16S рРНК выяснилось, что в доброкачественных (с низкой степенью дисплазии) кистах поджелудочной железы преобладают протеобактерии (Proteobacteria), а при высокой дисплазии и при раке они конкурируют с фирмикутами (Firmicutes). Из 38 выявленных оральных видов бактерий с тяжестью онкогенеза оказались связаны Fusobacterium nucleatum и Granulicatella adiacens. Аналогичные результаты получены при изучении некоторых бактерий, живущих в полости рта и способствующих развитию пародонтоза: выяснилось, что два вида — Tannerella forsythia и Porphyromonas gingivalis — связаны с повышенным риском рака пищевода [8]. Хотя о способности некоторых оральных бактерий подавлять работу иммунной системы в опухолевой среде было уже известно, столь явная его связь с развитием онкологических заболеваний показана впервые. Эти результаты полезно учитывать при разработках профилактики, ранней диагностики и терапии рака.
Состав микробиоты полости рта зависит от наследственности, возраста, местожительства, образа жизни, пищевых пристрастий и даже выбора сексуального партнера. Голландские ученые провели метагеномный анализ состава микробиоты полости рта 21 пары сексуальных партнеров (среди них были две гомосексуальные пары мужчин и женщин) [9]. Авторы пришли к следующим выводам: сходство микробиоты на поверхности языка партнеров не коррелирует с частотой поцелуев и, скорее, связано с наследственностью, общими условиями и образом жизни; а вот похожий микробный состав слюны проявлялся у пар, целующихся не менее девяти раз в день (рис. 4).
Рис. 4. Дизайн исследования микробиоты целующихся партнеров (а) и карта данных метагеномного анализа состава их микробиоты (б) [8]. У всех испытуемых брали образцы с поверхности языка и слюны до (синий цвет) и в течение 10 с после (красный) интимного поцелуя. Количество бактерий, которыми обмениваются партнеры во время интимного поцелуя, оценивалось с помощью маркерных бактерий: одного из партнеров просили выпить 50 мл пробиотического йогуртового напитка и вновь собирали образцы до (желтый) и после (зеленый) второго поцелуя. Относительная распространенность 15 самых доминирующих родов ротовой микробиоты и пробиотического йогурта нанесена на преобразованную цветную шкалу от 0 (черный цвет) до 12 (красный). Идентификаторы образцов (vifit), пары и тип образца указаны одним цветом
В процессе эволюции у нас сформировались механизмы для оценки партнера, с которым можно жить долго и безопасно. Это функцию, вероятно, выполняет первый поцелуй, во время которого передаются вкусовые сигналы, зависящие от качества продуктов метаболизма бактерий в полости рта. Если все хорошо, возникают чувства, которые побуждают нас целоваться, чтобы обменяться микробиотой. Так что, если вы влюблены, не отказывайте себе в удовольствии горячего поцелуя.
Литература
1. Comninos A. N., Wall M. B., Demetriou L. et al. Kisspeptin modulates sexual and emotional brain processing in humans // J. Clin. Invest. 2017; 127(2): 709–719. DOI: 10.1172/JCI89519.
2. Gomez A., Nelson K. E. The oral microbiome of children: development, disease and implications beyond oral health // Microb. Ecol. 2017; 73(2): 492–503. DOI: 10.1007/s00248-016-0854-1.
3. Gilbert J. A., Blaser M. J., Caporaso J. G. et al. Current understanding of the human microbiome // Nat. Med. 2018; 24(4): 392–400. DOI: 10.1038/nm.4517.
4. Escapa I. F., Chen T., Huang Y. et al. New insights into human nostril microbiome from the expanded Human Oral Microbiome Database (eHOMD): a resource for the microbiome of the human aerodigestive tract // mSystems. 2018; 3(6): e00187-18. DOI: 10.1128/mSystems.00187-18.
5. Verma D., Garg P. K., Dubey A. K. Insights into the human oral microbiome // Arch. Microbiol. 2018; 200(4): 525–540. DOI: 10.1007/s00203-018-1505-3.
6. Krishnan K., Chen T., Paster B. J. A practical guide to the oral microbiome and its relation to health and disease // Oral Dis. 2017; 23(3): 276–286. DOI: 10.1111/odi.12509.
7. Gaiser R. A., Halimi A., Alkharaan H. et al. Enrichment of oral microbiota in early cystic precursors to invasive pancreatic cancer // Gut. 2019. DOI: 10.1136/gutjnl-2018-317458.
8. Peters B. A., Wu J., Pei Z. et al. Oral microbiome composition reflects prospective risk for esophageal cancers // Cancer Res. 2017; 77(23): 6777–6787. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-17-1296.
9. Kort R., Caspers M., van de Graaf A. et al. Shaping the oral microbiota through intimate kissing // Microbiome. 2014; 2: 41. DOI: 10.1186/2049-2618-2-41.
* Подробнее см. статьи А. Н. Суворова в «Природе»: Полезные микробы — кто они? (2009. № 7. С. 21–30); Микробиота детей (2011. № 8. С. 14–21); Мир микробов и человек (2015. № 5. С. 11–19); Микробиота пожилых: истоки долголетия (2017. № 1. С. 22–29.) и др. — Примеч. ред.
Рис. 1. Реакция (BOLD-ответ) различных отделов головного мозга на демонстрацию фотографий с эротическими сценами у людей, которым внутривенно ввели кисспептин или плацебо [1]. МТ — миндалевидные тело (ЛМТ — левое, ПМТ — правое), Г — гиппокамп, Т — таламус, ППК — передняя поясная кора, ЗПК — задняя поясная кора, БШ — бледный шар, П — путамен (скорлупа). В исследовании участвовали добровольцы (29 здоровых мужчин), которые во время проведения магнитно-резонансной томографии рассматривали изображения (фотографии с эротическими, нейтральными или негативными сценами). Кисспептин усиливал реакцию лимбических структур мозга, связанных с сексуальным возбуждением, только при просмотре эротических снимков. Без гормона «поцелуев» таких изменений не наблюдалось