Чем полезны бактерии

Содержание:

1. Бактерии — общая информация и виды.
2. Что такое микробиом и чем полезны бактерии для человека.
3. Какие факторы влияют на состав микрофлоры.
4. Пробиотики и пребиотики — чем различаются.
5. Домашние рецепты ферментированных продуктов.
6. Четыре правила для роста своей полезной микрофлоры.
7. Как проверить свой микробиом.

Не так давно, меньше ста лет назад, считалось, что все бактерии — это зло и с ними необходимо бороться. Антибактериальное мыло, антисептики, антибиотики широкого спектра, применение агрессивных моющих средств — далеко не полный перечень средств борьбы с микроорганизмами. Однако доля патогенных, которые вызывают опасные заболевания у человека и животных, составляет не более 1% от всех представителей микромира. Остальные бактерии выполняют полезные свойства или никак не влияют на жизнедеятельность человека. Так зачем бороться, если можно подружиться?

Бактерии — общая информация и виды

Бактерии — это одноклеточные организмы, которые лишены ядра (прокариоты). Это одни из древнейших представителей микромира жизни на Земле, которые появились около трех миллиардов лет назад. Бактерии встречаются везде: на глубине в холодных водах океана, в горных породах, в почве, в воздухе, в горячих термальных источниках и даже в жерлах вулкана. Они имеют микроскопическое строение и не видны невооруженным глазом, но их скопления порой можно увидеть (гной на миндалинах, пленки при дифтерии и так далее).

Размножаются бактерии путем деления. Скорость этого процесса зависит от вида микроорганизмов, в среднем составляет около 20 минут. Если бактерия попадает в благоприятную для нее среду, численность растет довольно быстро — они моментально занимают свою нишу. Часто на их рост влияют окружающие микроорганизмы, регулируя скорость деления друг друга, ведь ресурсы этого мира не бесконечны.

Бактерии можно классифицировать по разным признакам.

1. По форме:

• кокки — в форме шара;
• стрептококки — цепочка из кокков;
• стафилококки — кокки в виде гроздьев винограда;
• диплококки — два кокка, заключенные в капсулу (например, пневмококк);
• бациллы — в виде палочки (эти виды бактерий могут образовывать споры. Это защитная капсула, которая очень устойчива к окружающим условиям. Благодаря спорам бактерии выдерживают действие агрессивных антисептиков и кипячение в течение нескольких часов, но для них губителен ультрафиолет. Они образуются путем высушивания бактериальной клетки и формирования плотной капсулы. Весь процесс занимает около 18–20 часов. При попадании в благоприятные условия обратный процесс занимает около 4–6 часов. Этот вид бактерий вызывает опасные для человека заболевания, например столбняк, газовую гангрену и т. д.);
• вибрион — в форме запятой;
• спирилла — напоминает спираль;
• спирохета — длинная спираль и т. д.

2. По способу питания:

• автотрофы — способны синтезировать для себя пищу;
• гетеротрофы — используют для своего питания готовые органические вещества.

3. По методу окраски (самый распространенный вариант по Граму):

• грамположительные, которые окрашиваются анилиновыми красителями и под микроскопом приобретают синюю окраску;
• грамотрицательные, не окрашиваются в связи с наличием дополнительной капсулы вокруг бактерии и под микроскопом сохраняют красный цвет.

4. По типу дыхания:

• аэробные — им необходим для жизни кислород;
• анаэробные — живут и развиваются без участия кислорода;
• факультативные аэробы — могут жить при очень малом количестве кислорода.

5. По оптимальной для жизнедеятельности температуре:

• психрофилы — активно размножаются при температуре ниже 20 градусов по Цельсию;
• мезофилы — оптимальная температура для их роста составляет 20–40 градусов по Цельсию (температура тела человека);
• термофилы — для жизнедеятельности им нужна температура 50–60 градусов по Цельсию;
• гипертермофилы — живут при высокой температуре (70–80 градусов по Цельсию).

6. По взаимоотношениям с человеком:

• патогенные (вызывают различные заболевания при попадании в организм. Могут выделять два вида токсинов — эндотоксин, выделяющийся при разрушении клеток бактерий после их гибели, и экзотоксин, который они выделяют сами в процессе своей жизни. Этот вид токсина самый опасный, потому что может вызвать сильную интоксикацию и привести к шоковому состоянию. Патогенные микроорганизмы вызывают следующие заболевания:
  — ангина (стрептококки и стафилококки),
  — коклюш,
  — пневмония (разные возбудители, самый распространенный пневмококк, стафилококк, микоплазма и др.),
  — туберкулез (микобактерия),
  — дифтерия,
  — сальмонеллез,
  — дизентерия,
  — гонорея,
  — сифилис,
  — менингит,
  — столбняк и др.;
• условно-патогенные, или оппортунистические. В нормальных условиях они не представляют никакого вреда для организма, но в периоды ослабления иммунитета и уменьшения количества полезных микроорганизмов активно размножаются и начинают приносить вред. К уменьшению количества полезной микрофлоры приводят стресс, прием антибиотиков, нерациональное питание, инфекционные заболевания и т. д. Следующие микроорганизмы относятся к условно-патогенным:
  — золотистый стафилококк — на коже живет в норме, но при атопическом дерматите и снижении защитных свойств кожи служит источником вторичного инфицирования,
  — кишечная палочка — в норме живет в кишечнике, а при попадании во влагалище или в мочеиспускательный канал вызывает воспаление половых органов и мочевого пузыря,
  — хеликобактер пилори — есть в пищеварительном тракте всех людей, но при чрезмерном размножении вызывает воспаление слизистой желудка и развитие язв;
• полезные, или комменсалы (микроорганизмы из этой группы объединяются в сообщество под названием микробиом). К этой группе бактерий относятся:
  — молочнокислые бактерии, или лактобактерии,
  — бифидобактерии,
  — коринебактерии,
  — энтерококки,
  — бактероиды и другие.

Что такое микробиом и чем полезны бактерии для человека

За последние 10–20 лет активно развивалась наука геномика — о геноме не только человека, но и микроорганизмов. Благодаря этой теме стало возможно определение большинства представителей микробиома, получение новых знаний об их роли в организме человека. Появились такие понятия, как микробиота и микробиом.

Микробиом — это совокупность микроорганизмов (их генетический материал), которые живут внутри и снаружи тела человека.

Микробиота — это микроорганизмы определенного органа, например кишечника (60% всей микробиоты), полости рта, носоглотке, гортани (примерно 15%), кожи (около 14%) и мочеполовой системы (11%). Именно в этих пяти местах наблюдается наибольшее скопление микроорганизмов.

Всего в организме живет около 1014 микроорганизмов, это примерно соизмеримо с количеством клеток. Поэтому человек — это надсистема, среда обитания для микробов. Какие бактерии из этого числа полезны для человека, а какие могут принести вред?

Все микроорганизмы, обитающие в теле человека, можно разделить на несколько групп:

• облигаты (основная микрофлора кишечника — бифидобактерии, лактобациллы, кишечная палочка, пропионибактерии, пептострептококки, энтерококки);
• факультативы (условно-патогенные и сапрофитные микроорганизмы — бактероиды, стафилококки, стрептококки, пептококки, бациллы);
• транзиторы (случайные микроорганизмы, которые не задерживаются надолго, — псевдомонады, флавобактерии);
• патогены (возбудители разных инфекционных болезней — сальмонеллы, шигеллы, иерсинии, хламидии и т. д.).

Микроорганизмы могут находиться в различных отношения друг с другом:

• помощники, или метабионты (продукты жизнедеятельности одних жизненно необходимы для других);
• сожители, другое название — симбионты (взаимовыгодное сотрудничество);
• соседи, или комменсалы (не вредят друг другу, но и не приносят пользы);
• паразиты (одни живут за счет других и наносят им вред);
• антагонисты (если живут одни, то другие жить не могут).

Зачем нашему организму нужны сожители? Какие функции выполняют полезные бактерии для человека? На самом деле роль их для организма огромная.

1. Пищеварительная функция, которая включает в себя:

• переваривание сложных углеводов (клетчатки). В человеческом организме нет ферментов для расщепления пищевых волокон, как растворимых (пектин, камедь, инулин, слизи, альгинаты, резистентный крахмал), так и нерастворимых (целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин). Разные виды полезных бактерий могут выделять ферменты и перерабатывать эти пищевые волокна. Например, бактероиды расщепляют крахмал, бифидобактерии олигосахариды (цепочка из двух сахаров), руминококки крахмал и целлюлозу и т. д. В результате расщепления пищевых волокон в просвете кишечника образуются короткоцепочечные жирные кислоты. Основные из них — ацетат (содержит два атома углерода), пропионат (три атома углерода), бутират (четыре атома углерода) и так далее. Они выполняют много функций в организме, одна из главных — это обеспечение энергией колоноцитов (клеток толстого кишечника);
• трансформация желчных кислот и образование мелких частиц жира (эмульгирование), что улучшает расщепление жиров в организме;
• расщепление липидов за счет угнетения фермента липопротеинкиназы в клетках кишечника;
• переваривание белков, утилизация и синтез новых аминокислот. В результате расщепления аминокислот кишечной микрофлорой образуются азот, водород, метан, углекислый газ, сероводород. Некоторые из образовавшихся веществ могут быть включены в синтез бутирата, пропионата, ацетата и других жирных кислот. Теоретически полезные микробы могут расщеплять все аминокислоты, но предпочтение отдают глутамину/глутамату, аспарагину/аспартату, лизину, аргинину, глицину, лейцину, валину и изолейцину.

2. Секреторная функция. Бактерии в кишечнике производят множество полезных веществ:

• витамины группы В (В1, В2, В6, фолиевая кислота или В9, пантотеновая кислота или В5, В12) и С. Эти витамины потребляют сами микробы и человек. Есть сообщения ученых о том, что кишечная палочка способна синтезировать до девяти витаминов, что, несомненно, можно считать пользой для человека;
• жирорастворимый витамин К, который необходим для усвоения витамина D;
• нейроактивные вещества, такие как норадреналин, серотонин — гормон счастья (до 90% вырабатывается в кишечнике), гамма-аминомасляная кислота, или ГАМК (необходима для торможения нервных импульсов), оксид азота, сероводород. Влияние этих веществ на головной мозг осуществляется через действие на блуждающий нерв, который иннервирует весь кишечник. Через этот канал информация от кишечника поступает в головной мозг. Не зря кишечник называют вторым мозгом;
• короткоцепочечные жирные кислоты — источник энергии.

3. Защитная функция:

• выделение антибактериальных веществ — бактериоцинов, которые профилактируют заселение кишечника патогенными микроорганизмами;
• поддержание противовоспалительного эффекта, снижение воспаления за счет действия бутирата (короткоцепочечной жирной кислоты, состоящей из четырех атомов углерода). Уменьшение риска развития аутоиммунных заболеваний за счет поддержания физиологического уровня воспаления. Бутират способствует секреции кишечной слизи (муцина), нормализует рН кишечника, усиливает фагоцитоз, укрепляет межклеточные соединения в кишечном эпителии, что, в свою очередь, снижает проницаемость и адгезию патогенов к стенке кишечника;
• влияние на иммунную систему. Слизистая оболочка кишечника имеет свою иммунную систему под названием GALT (gut associated lymphoid tissue), составляет 25% всего объема органа. Около 80% иммунокомпетентных клеток сосредоточено в области кишечника. Микрофлора участвует в формировании местного иммунитета через активацию синтеза защитных иммуноглобулинов класса А. Фагоцитарную активность повышает бутират. А сами микроорганизмы, полезные и условно-патогенные, создают условия для тренировки иммунитета и держат его в напряженном состоянии;
• профилактика развития болезни Альцгеймера благодаря снижению отложений в нервной ткани амилоидного белка.

4. Полезные бактерии в организме человека помогают снизить вес и удержать его. Есть сообщения, что у людей с повышенным индексом массы тела микрофлора отличается от микрофлоры стройных людей. При лишнем весе увеличивается число актинобактерий и снижается количество бактероидов. Наблюдается активный рост золотистого стафилококка и энтеробактерий без изменения числа лактобактерий. В кишечнике есть микробы, которые производят фермент ß-глюкуронидазу. Этот фермент отщепляет глюкуроновую кислоту от эстрогена (неактивного соединения), и гормоны повторно всасываются в кровь, где повышается их уровень. Развивается состояние эстрогендоминирования, которое влечет за собой набор веса по женскому типу, эндометриоз, гиперплазию эндометрия, бесплодие.

Короткоцепочечные жирные кислоты, в наибольшей степени бутират, влияют на чувство насыщения за счет продукции аппетит-регулирующих пептидов. Бутират снижает инсулинорезистентность и улучшает усвоение глюкозы клетками. А растворимая клетчатка создает чувство насыщения и замедляет всасывание белков, жиров и углеводов. Данная тема очень актуальна при похудении.

5. Тяга к определенному виду продуктов — тоже заслуга некоторых бактерий. Чем больше численность микробов одного вида, тем выше их влияние на предпочтения в еде. Например, бактерии рода Bacteroidetes предпочитают белковую пищу, Firmicutes — жир и сахар, Bifidobacterium — пищевые волокна, особенно любят бобовые, Lactobacterium — больше всего резистентный крахмал (охлажденный картофель, зеленые бананы).

Не можете отказаться от сладостей? Каждый прием пищи сопровождается конфетой или шоколадкой? Переходите по ссылке и ознакомьтесь с гайдом «Борьба с сахарной зависимостью».

Какие факторы влияют на состав микрофлоры

Активное заселение человеческого организма начинается во время родов и после рождения ребенка. При преждевременных родах в околоплодных водах обнаруживают определенные микроорганизмы: уреаплазму, фузобактерии, бактероиды, стрептококки. При естественных родах определяют в основном микробы влагалищной и кишечной микрофлоры матери, а при операции кесарева сечения преобладают микроорганизмы с кожи матери и медицинского персонала: стафилококки, бактероиды.

Питание ребенка также сильно влияет на состав микрофлоры. При грудном вскармливании бифидобактерии преобладают над условно-патогенной флорой, а при искусственном — бактероиды и энтерококки. В связи с этим повышаются риски аллергических реакций на пищевые продукты, развитие экземы, метаболического синдрома и так далее.

Существуют факторы, которые могут влиять на разнообразие микрофлоры у человека:

• пол;
• возраст;
• место жительства (город или сельская местность);
• предпочтения в питании или приверженность какой-то диете;
• наличие клетчатки в рационе;
• наличие вредных привычек (курение, употребление спиртного);
• прием антибактериальных препаратов;
• географическое положение;
• смена климатических условий (перелет из зимы в лето и наоборот);
• наличие домашних животных;
• количество детей в семье;
• посещают ли дети школу или детский сад;
• гормональный фон;
• наличие хронических заболеваний (сахарный диабет 2-го типа, гипотиреоз и т. д.);
• индекс массы тела, особенно наличие ожирения;
• пребывание в больнице, особенно в отделении интенсивной терапии.

Пробиотики, пребиотики и метабиотики — чем различаются

Существуют разные виды биотиков, в которых люди нередко путаются. Поэтому важно осветить эту тему подробнее.

Пробиотики — это и есть полезные бактерии, которые при введении в организм в нужном количестве улучшают его состояние. Чем они помогают организму:

• меняют рН в кишечнике и тем самым создают неблагоприятную среду для развития патогенов;
• улучшают пищеварение и конкурируют с патогенами за питательные вещества, тем самым вытесняя патогены;
• вырабатывают вещества (бактериоцины), которые угнетают развитие патогенов;
• стимулируют выработку кишечным эпителием слизи, тем самым уменьшая проницаемость стенки кишечника;
• помогают уменьшить симптомы инфекционной диареи (при ротавирусной и энтеровирусной инфекциях, сальмонеллезе, дизентерии и так далее).

Следует помнить, что при приеме пробиотиков лечебный эффект наступает через определенный промежуток времени, не сразу, поэтому принимать их нужно курсом. Подбираются препараты индивидуально, в зависимости от ситуации. Долгий прием одного вида пробиотиков может усилить проявления дисбиоза за счет разрастания одного вида микроорганизмов. В таблице представлена информация о штаммах микроорганизмов и о том, какие они выполняют функции.

Пребиотики — это продукты питания, или препараты, которые создают необходимые условия для пробиотиков и способствуют размножению полезной микрофлоры кишечника. Добавления одних полезных бактерий недостаточно, важно включать в рацион пищу, которая станет питанием для них. К пребиотикам относится растворимая клетчатка:

• инулин (корень топинамбура, цикорий, лук, чеснок, бананы);
• пектин (много содержится в овощах и фруктах — в яблоках, свекле, моркови, апельсинах, вишне, абрикосах и т. д.);
• камедь (груши, яблоки, кабачок, сухофрукты);
• слизи (овсяная крупа, рис, бананы, бобовые, семена льна, водоросли);
• альгинаты (водоросли разных видов);
• резистентный крахмал (остывший картофель, зеленые бананы, бобовые, овсяные хлопья длительной варки).

Источником пребиотиков могут быть препараты: псиллиум (шелуха семян подорожника), яблочный или свекольный пектин, инулин, порошок из необработанного органического зеленого банана.

Важное сообщение: клетчатку в рацион вводим постепенно, так как она может вызвать повышенное газообразование, пьем не менее 2 литров воды в день, не принимаем вместе с молоком и молочными продуктами. При необходимости можно растворять в зеленых смузи или растительном молоке.

Синбиотики — это комплекс из пробиотиков и пребиотиков. Принимая сразу и полезные бактерии, и субстрат для их роста, мы усиливаем эффект.

Метабиотики — это продукты жизнедеятельности полезных микроорганизмов. Эти продукты создают условия для размножения собственной микрофлоры. Они не вступают в конфликт с собственной микробиотой и поэтому могут применяться даже при синдроме избыточного бактериального роста (СИБР), доходят до толстого кишечника в неизменном виде, начинают действовать сразу при первом приеме. Выделяют следующие типы метабиотиков:

• разные питательные вещества — витамины группы В, К и аминокислоты;
• антимикробные пептиды — натуральные антибиотики, которые подавляют деятельность патогенных микроорганизмов;
• короткоцепочечные жирные кислоты (оптимизируют кислотность в просвете кишечника, стимулируют рост полезной микрофлоры и препятствуют размножению патогенов);
• ферменты, которые расщепляют сложные углеводы (помощь пробиотикам в переваривании клетчатки для производства постбиотиков).

Ферментированные продукты — это суперфуд, они содержат и пробиотики, и пребиотики, и метабиотики.

Домашние рецепты ферментированных продуктов

Приготовить ферментированные продукты несложно, с этим справится каждый.

Ферментированная белокочанная капуста

Необходимо: кочан капусты, имбирь, свекла или морковь, клюква. Приготовление: нарезать соломкой все ингредиенты. Приготовить солевой раствор (на 1 л воды взять 20 г соли) и залить капусту, чтобы она была полностью покрыта. Выдержать 3–4 дня при температуре не выше 24 градусов по Цельсию и убрать в холодильник. Капуста будет готова через 7–14 дней. Перед употреблением можно добавить полукольца красного лука и оливковое масло холодного отжима.

Кокосовый йогурт

Необходимо: кокосовое молоко без консервантов, закваска.
Приготовление: смешать кокосовое молоко и закваску. Поставить в йогуртницу или в мультиварку на режим «Йогурт» (40 градусов) на 8 часов. Хранить в холодильнике до употребления. Перед подачей можно добавить свежие ягоды и орехи.

Хлеб из зеленой гречки

Необходимо: зеленая гречка — 400 мг, 250 мл воды, смесь семян.
Приготовление: зеленую гречку замочить в большом количестве воды на 12 часов. Слить воду и промыть крупу, затем добавить 250 мл воды, взбить блендером до однородной массы, накрыть полотенцем и оставить при комнатной температуре еще на 12 часов. Вылить смесь в форму для запекания, сверху добавить смесь семян и поставить в духовку на 180 градусов на 1 час 30 минут.

Еще больше разнообразных рецептов для детского и взрослого стола можете узнать в гайде «Сборник детских рецептов». Разнообразные блюда, которые адаптированы для детей и всей семьи.

Четыре правила для роста полезной микрофлоры

Для того чтобы микрофлора в организме была разнообразной, а сам человек здоров и полон сил, необходимо соблюдать четыре правила:

1. Включать в рацион достаточное количество клетчатки. В среднем — 30–50 г в день. Для питания полезной микрофлоры есть два источника — это пищевые волокна или слизь в кишечнике. Если в рационе мало клетчатки, бактерии питаются преимущественно слизью, что вызывает со временем воспаление и разрушение барьерного слоя кишечника. Чем разнообразнее источники, тем лучше. Включайте в свой рацион бобовые, овощи, фрукты, ягоды, цельнозерновые крупы, овсяные хлопья долгой варки, отруби, зелень, орехи. Возникает вопрос: зачем употреблять клетчатку, если есть добавки? Все просто: в добавках всего несколько видов волокон, а при включении продуктов из разных групп мы добиваемся максимального разнообразия.

Думаете о возможном дефиците разных витаминов в вашем организме? Предполагаете, что рацион не сбалансирован? Есть симптомы слабости, усталости? Переходите по ссылке и пройдите опросник на наличие дефицитов.

2. С возрастом необходимо ограничивать употребление красного мяса до 1–2 раз в неделю. В нем содержится большое количество L-карнитина, который под действием микрофлоры кишечника превращается в ТМАО (триметиламиноксид), а это вещество повышает риск развития сердечно-сосудистых заболеваний, инфарктов и инсультов. В качестве источника белка можно выбирать рыбу, морепродукты, бобовые, крупы.

3. Необходимо ограничивать поступление в организм насыщенных жиров, соблюдая их баланс с ненасыщенными. Именно насыщенные жиры создают условия в кишечнике для роста условно-патогенной микрофлоры, которая поддерживает воспаление. Ненасыщенные жиры — оливковое, льняное, конопляное масла, авокадо, жирная рыба, семена и орехи. Это полезные источники жиров, они не меняют состав микрофлоры.

4. Употребление в пищу пробиотиков. Ферментированные продукты — кладезь всех видов биотиков. Необходимо включать их в рацион.

Как проверить свой микробиом

Как проверить состояние микробиома? Нужно сдать анализ, который делает так называемую перепись микроорганизмов. Он называется методом газовой хромато-масс-спектрометрии, или ХМС по Осипову. С помощью него определяются разные классы микроорганизмов — бактерии, грибы, вирусы, общее число всех микроорганизмов, разнообразие и соотношение полезной микрофлоры со всеми остальными представителями, а также концентрацию эндотоксина. С помощью этого метода можно определить микрофлору разных областей — для исследования берется разный материал: кровь, кал, мазок из носа, влагалища и др.

Проявляйте заботу о своих маленьких «сожителях», включайте в рацион разнообразную клетчатку — и они ответят вам хорошим настроением и крепким иммунитетом.

Хотите знать больше о человеческом организме, научиться самостоятельно разбираться в анализах и улучшить свое здоровье? Предлагаем ознакомиться с трехдневным тест-драйвом курса «Интегративный нутрициолог» и погрузиться в учебную атмосферу МИИН.

Список литературы:

• https://bigenc.ru/biology/text/1846525
• https://cyberleninka.ru/article/n/mikrobiota-cheloveka-dostizheniya-nauki-i-meditsinskaya-praktika/viewer
• https://cyberleninka.ru/article/n/mikrobiota-cheloveka-kak-novaya-nauchnaya-paradigma-menyaet-meditsinskuyu-praktiku/viewer
• https://www.mediasphera.ru/issues/dokazatelnaya-gastroenterologiya/2020/2/1230522602020021042
• Здоровый кишечник. Как обрести контроль над весом, настроением и самочувствием./Джастин Сонненбург/ Издатель МИФ/ 2015 г, 270 стр
• https://propionix.ru/kishechnye-kommensaly-kak-immunnye-modulyatory