Ось здоровья

Сеченовский университет последовательно развивает одно из самых перспективных направлений современной биомедицины — изучение кишечной микробиоты для ранней профилактики и персонализированной коррекции заболеваний. Ученые университета приходят к важному выводу: сообщество микроорганизмов, населяющих кишечник, которое прежде воспринималось лишь как сопутствующая микрофлора, по совокупности своих функций и влиянию на организм заслуживает статуса самостоятельного «нового органа».

Его значимость многократно превосходит те представления, которые господствовали в науке еще 10–15 лет назад. От состава и баланса этих бактерий напрямую зависят иммунитет, эмоциональное состояние, масса тела и даже риск сердечно-сосудистых катастроф.

Орган, которого не видно на УЗИ

Когда говорят «орган», обычно представляют то, что можно увидеть на УЗИ или рентгене: сердце, печень, легкие. Но есть орган, который не разглядеть ни тем, ни другим способом. Этот орган — микробиота кишечника. Так называют сообщество триллионов бактерий, грибков и вирусов, которые живут в нашем кишечнике. Их общая масса составляет от 1,5 до 2,5 кг — сопоставимо с печенью, а общее количество бактериальных клеток в кишечнике достигает 39 трлн, что примерно равно числу собственных клеток человека. При этом совокупный геном микробиоты примерно в 150 раз превышает человеческий геном и насчитывает около 3,3 млн уникальных генов. Для сравнения: человеческий геном содержит всего около 20 тыс. генов.

У микробиоты очень много функций. Она синтезирует витамины (например, B12, который человек самостоятельно производить не умеет), вырабатывает короткоцепочечные жирные кислоты — главное топливо для клеток кишечника, превращает первичные желчные кислоты во вторичные, значительно более активные. Бактерии производят серотонин, дофамин и ГАМК — те же нейромедиаторы, что и головной мозг. Так, микробиота напрямую влияет на настроение, аппетит и пищевое поведение, выступая в роли невидимой эндокринной железы, которая постоянно общается с мозгом.

«Кишечник по сложности своей структуры и по количеству нервных сетей не уступает головному мозгу, и между ними есть тесные взаимосвязи. Поэтому микробиота — это “новый орган”, который становится одним из самых важных звеньев в расшифровке метаболических нарушений»,— поясняет заведующий кафедрой пропедевтики внутренних болезней, гастроэнтерологии и гепатологии Сеченовского университета, главный внештатный гастроэнтеролог Минздрава РФ, академик РАН Владимир Ивашкин.

К этому выводу академик и его коллеги пришли не вчера. Уже в обзорах 2019–2020 годов, а затем и в более поздних публикациях ученые Сеченовского университета одними из первых в России системно анализировали, как кишечная микробиота влияет на заболевания печени, кишечника, легких и сердца. Тогда и сформировалась концепция «нового органа». Сегодня мировая наука не только разделяет этот взгляд, но и постоянно открывает новые грани влияния бактерий на организм — от иммунитета до настроения.

В 2025 году исследования микробиоты в Сеченовском университете обрели новую организационную форму — в составе Клинического центра наук о здоровье создан первый в России Научно-технологический институт метаболического здоровья. Его возглавил академик Владимир Ивашкин.

Метаболический синдром: взгляд изнутри

Одно из ключевых направлений исследований института — изучение метаболического синдрома. Метаболический синдром — это не отдельная болезнь, а опасное сочетание факторов: ожирение (особенно вокруг талии), повышенное артериальное давление, высокий сахар и нарушение липидного обмена. По отдельности каждый из них неприятен, но вместе они многократно повышают риск развития инфаркта, инсульта и сахарного диабета II типа. По данным ВОЗ, метаболическим синдромом страдает около трети взрослого населения планеты, а среди людей старше 60 лет — до половины. Но главное — в его основе лежат нарушения, напрямую связанные с микробиотой: хроническое воспаление, инсулинорезистентность, повреждение сосудов.

Ученые под руководством академика Ивашкина выделили пять патогенетических осей этого состояния. Каждая из них имеет свою метаболомную «подпись» — набор молекулярных маркеров, которые позволяют заглянуть в суть нарушений. Например, анаболическая резистентность — когда мышцы перестают расти в ответ на белок и нагрузку — маркируется повышенными аминокислотами с разветвленной цепью (BCAA: лейцин, изолейцин, валин), которые предсказывают развитие диабета за три—пять лет до появления первых симптомов. Инсулинорезистентность выдает себя через церамиды — сфинголипиды (например, Cer 16:0), которые не просто сопутствуют поломке, а сами активно блокируют сигнал от инсулинового рецептора. Системное воспаление напрямую связано с микробиотой: его ключевой маркер — соотношение «кинуренин—триптофан» — показывает, насколько активен иммунный ответ, а повышение ТМАО (триметиламин-N-оксида — продукта бактериального метаболизма, разрушающего сосуды) и дефицит бутирата указывают на дисбиоз.

Знание этих молекулярных «подписей» позволяет врачу не просто констатировать метаболический синдром, а точно определить, какая именно из пяти патогенетических осей нарушена у конкретного пациента, и назначить персонализированную терапию.

Как микробиота управляет иммунитетом

Одна из наиболее изученных сегодня — ось «кишечник—иммунитет». От того, какие бактерии заселят кишечник в раннем детстве, зависит, как организм будет в будущем реагировать на инфекции, аллергены и даже собственные ткани.

Долгое время считалось, что плод в утробе находится в стерильной среде, а его иммунная система формируется без участия микробиоты, но это не так. Хотя споры о проникновении материнской микробиоты в околоплодные среды продолжаются, однозначно доказано: через плаценту проходят метаболиты микробиоты — крошечные молекулы, продукты жизнедеятельности бактерий. Эти метаболиты стимулируют плод еще до рождения, готовя организм к заселению микробами и делая иммунную систему более толерантной, чтобы избежать бурной реакции при последующем контакте с микробами. В частности, они настраивают антиген-презентирующие клетки на толерантный, ИЛ-10-секретирующий фенотип и способствуют дифференцировке иннатных лимфоидных клеток III типа (ILC3), которые укрепляют кишечный барьер, не давая бактериям проникать в кровь.

«В ходе экспериментов у мышей, получавших такие сигналы внутриутробно, после рождения воспалительный ответ на бактериальные токсины был гораздо спокойнее, а кишечный барьер — крепче»,— объясняет участница исследовательской группы Яна Киселева, изучавшая ось «кишечник—иммунитет». Иными словами, мать через свою микробиоту заранее программирует иммунитет ребенка.

После родов «тренинг» становится еще интенсивнее. В первые часы и дни жизни кишечник новорожденного заселяют бактерии — из родовых путей матери, грудного молока и окружающей среды. Эти первые колонизаторы не просто переваривают пищу, а берут на себя роль архитекторов иммунной системы.

«Бактерии взаимодействуют с тканями организма и дают сигнал костному мозгу производить защитные клетки: моноциты, макрофаги, дендритные клетки и гранулоциты,— говорит Киселева.— У безмикробных животных, выращенных в стерильных условиях, этих клеток критически мало. Это прямое доказательство того, что без сигналов от бактерий костный мозг работает вполсилы». Если же в раннем возрасте дать антибиотики, убивающие первых колонизаторов, популяция ILC3 резко снижается, а риск жизнеугрожающего сепсиса у новорожденного многократно возрастает.

Второй важнейший механизм работы оси — настройка баланса между двумя главными силами адаптивного иммунитета. Полезные бактерии кишечника, вырабатывающие короткоцепочечные жирные кислоты и прочие метаболиты, стимулируют образование регуляторных Т-клеток (Treg), которые гасят воспаление и не дают иммунитету атаковать собственные ткани. Другие виды бактерий, напротив, активируют клетки Th17, которые вызывают воспаление, атакуя патогены. В здоровом организме существует равновесие. Но при нарушении состава микробиоты (дисбиозе) этот баланс ломается: Th17 становится слишком много, а Treg — слишком мало, из-за чего иммунитет «теряет тормоза» и переходит в режим хронического воспаления. Именно этот механизм лежит в основе аллергий (когда иммунитет атакует безобидные вещества), аутоиммунных заболеваний (болезнь Крона, язвенный колит, псориаз) и даже повышенного риска нейродегенерации.

Как поясняет Яна Киселева, первые пять–шесть лет жизни ребенка — это «окно возможностей». Именно в этот период закладывается иммунный профиль человека на десятилетия вперед, в том числе ключевое равновесие между Th17 и Treg. Если состав микробиоты нарушен — антибиотиками, кесаревым сечением, отсутствием грудного вскармливания или неправильным питанием,— иммунитет получает неправильную настройку с перекосом в сторону хронического воспаления. Последствия — те самые аллергии, аутоиммунные заболевания и повышенный риск нейродегенерации.

По словам ученого, переписать «базовую прошивку» иммунитета во взрослом возрасте трудно, но возможно. Например, диета, богатая клетчаткой, меняет состав бактерий: полезные микробы активнее производят бутират, который укрепляет кишечный барьер и стимулирует рост Treg-клеток, гасящих воспаление. Так можно сдвинуть баланс Th17/Treg в правильную сторону даже у взрослого.

Кишечник — мозг: депрессия, тревога и алекситимия

Еще одна сфера, где микробиота играет важную роль,— это психическое здоровье. Изучая ось «кишечник—мозг», ученые Сеченовского университета подтвердили: состав кишечных бактерий напрямую связан с риском депрессии, тревожных расстройств и даже способностью распознавать собственные эмоции.

Моделью для таких исследований служит синдром раздраженного кишечника (СРК). Как показали исследования ученых кафедры пропедевтики внутренних болезней, гастроэнтерологии и гепатологии Сеченовского университета, при СРК тревожные расстройства встречаются у 39,1% пациентов, депрессивные симптомы — у 28,8%, а нозологически оформленные депрессии — у 23,3%. Генерализованное тревожное расстройство при СРК диагностируется в 2,3 раза чаще, чем у здоровых, а рекуррентная депрессия — в 1,7 раза.

Главный механизм, который связывает кишечник и психику в этом случае,— алекситимия, то есть неспособность человека распознавать и описывать свои эмоции. Вместо того чтобы сказать «я злюсь» или «мне грустно», такой человек ощущает боль в животе, спазмы, диарею или запор. Невыраженные эмоции через вегетативную нервную систему и иммунные пути «сбрасываются» на внутренние органы.

Ключевая роль здесь принадлежит микробиоте. При дисбиозе снижается количество микроорганизмов, производящих короткоцепочечные жирные кислоты. Уровень бутирата падает, кишечный барьер становится «дырявым». Липополисахарид (ЛПС) из стенок грамотрицательных бактерий проникает в кровоток, запускает системное воспаление — и оно достигает мозга, усиливая тревогу и депрессию.

СИБР: бактерии не там, где надо

Еще одно важное направление работы Научно-технологического института метаболического здоровья — диагностика и коррекция синдрома избыточного бактериального роста (СИБР). В норме в тонкой кишке бактерий незначительное количество. При СИБР их число резко возрастает, они начинают активно выделять газы (водород, метан, аммиак, сероводород) и токсины, которые повреждают кишечный барьер.

Как поясняет ведущий научный сотрудник института, доцент кафедры внутренних болезней, гастроэнтерологии и гепатологии Сеченовского университета Роман Масленников, СИБР опасен не только местными симптомами. Чрезмерно размножившиеся бактерии производят большое количество эндотоксина — липополисахарида. Проникая в кровь, он вызывает системное воспаление, которое сказывается на всем организме: появляются хроническая усталость, чувство недомогания, снижается работоспособность. Исследования связывают СИБР с развитием фибромиалгии, розацеа и некоторых нейродегенеративных заболеваний.

Для выявления СИБР в Сеченовском университете создан уникальный прибор — анализатор водорода Gastro One. Пациент выпивает раствор лактулозы, и, если бактерий в тонкой кишке больше нормы, они начинают превращать углевод в водород уже через один—два часа (в норме этот процесс идет только в толстой кишке и только через два—шесть часов). Прибор улавливает водород в выдыхаемом воздухе. В сентябре 2025 года Gastro One получил регистрационное удостоверение и уже серийно производится. По словам Романа Масленникова, в следующей версии планируется добавить метановый датчик, чтобы выявлять не только водородный тип СИБР (связанный с диареей), но и метановый вариант, при котором чаще наблюдаются запоры.

Биочип вместо золотого стандарта

Еще одно направление работы Института метаболического здоровья — разработка доступных и точных методов диагностики кишечной микробиоты. Существующий сегодня золотой стандарт — секвенирование фрагментов гена 16S рибосомной РНК (16S рРНК) — дорог и технически сложен. По словам Романа Масленникова, он выдает на одного пациента почти гигабайт информации, из которой нужно извлечь всего 400–500 пригодных для работы цифр. Эту расшифровку может выполнить только биоинформатик — специалист, дефицитный даже для крупного университета, не говоря уже об обычной клинике. Поэтому метод остается инструментом науки, а не повседневной врачебной практики.

Выход состоит в том, чтобы не анализировать все подряд, а сфокусироваться на главном. Для реализации этой задачи партнером Сеченовского университета ООО «ДНК-Технология» был создан набор «Энтерофлор», который можно рассматривать как своеобразный биочип. Это тест на основе мультиплексной полимеразной цепной реакции (ПЦР), отвечающий на конкретные вопросы, есть ли в образце те или иные клинически важные бактерии и в каком количестве. «Энтерофлор» определяет более 40 показателей: общую бактериальную массу, количество грибков, спектр условно-патогенных бактерий и ключевых представителей нормальной микробиоты.

Апробация этого метода в Сеченовском университете показала его хорошую корреляцию с секвенированием, которое в отличие от ПЦР пока недоступно в реальной клинической практике.

Как корректируют микробиоту: от диеты до пересадки

Сегодня наука ищет и находит разные способы влиять на состав кишечной микробиоты. Самый естественный и доступный — диета. Пищевые волокна (клетчатка) служат питанием для полезных бактерий, которые производят бутират — вещество, укрепляющее кишечный барьер и уменьшающее воспаление. Ферментированные продукты (квашеная капуста, кефир, йогурты) поставляют живые бактерии.

Более направленный способ — пробиотики, живые микроорганизмы, которые добавляют в рацион. Эффективность пробиотиков уже доказана при лечении большого числа заболеваний. Альтернативой пробиотикам являются метабиотики — это структурные компоненты пробиотических микроорганизмов в сочетании с их метаболитами и/или сигнальными молекулами, которые обладают полезными свойствами пробиотиков, но их легче производить и хранить.

Особое направление — психобиотики, пробиотические штаммы, способные через ось «кишечник—мозг» влиять на настроение, тревожность и память. В университете завершен сбор данных по исследованию «Микробиота и интеллект» с участием 185 студентов, сейчас идет обработка полученных материалов. Цель — выяснить, связан ли состав бактерий с когнитивными способностями.

Наконец, самый радикальный метод — трансплантация фекальной микробиоты (ТФМ). Микробиоту от тщательно обследованного здорового донора пересаживают пациенту с тяжелым дисбиозом, чаще всего через колоноскопию или в капсулах. Попадая в кишечник, полезные бактерии приживаются, начинают размножаться, вытесняют патогенную флору и восстанавливают нормальное микробное сообщество.

В Сеченовском университете с 2024 года идет клиническая апробация этого метода: уже пролечено 44 пациента из 60 по государственному заданию Минздрава. Первые результаты показывают эффективность около 90% при рецидивирующей клостридиальной инфекции — тяжелом состоянии, которое годами не поддается лечению антибиотиками. В перспективе метод могут применять при язвенном колите, болезни Крона, метаболическом синдроме и даже при некоторых нейродегенеративных заболеваниях.

«Ученые Сеченовского университета одними из первых в нашей стране начали изучать такие метаболические синдромы, как синдром системного воспаления, синдромы инсулиновой и анаболической резистентности, синдром митохондриальной дисфункции, а также синдром нарушенной аутофагии. И сегодня исследование и взаимодействие всех метаболических систем лежит в основе прогнозирования развития заболеваний, их течения, а также показаний к терапии»,— говорит Владимир Ивашкин.

От пробиотиков к психобиотикам и метабиотикам

Пробиотики представляют собой живые микроорганизмы, приносящие пользу здоровью человека благодаря выработке незаменимых метаболитов, регуляции местного и системного иммунного ответа, переработке пищевых компонентов и многим другим функциям. Эффективность пробиотиков уже доказана при большом числе заболеваний.

Пробиотические штаммы, которые через ось «кишка—микробиота—мозг» способны влиять на настроение, эмоции и когнитивные способности человека, называются психобиотиками. Изучение свойств психобиотиков выделено в отдельное научное направление, которое развивается в том числе в Сеченовском университете. Недавно здесь было завершено исследование «Микробиота и интеллект». В рамках эксперимента ученые собрали данные о составе микробиоты, рационе и психоэмоциональном состоянии 185 здоровых студентов Сеченовского университета. В настоящее время проводится статистическая обработка полученных данных. Цель — определить, влияет ли состав кишечной микробиоты на когнитивные способности и эмоциональный фон, чтобы в дальнейшем разработать целевые психобиотики, способные снижать уровень тревоги и депрессии, а также поддерживать концентрацию внимания и память.

Как рассказала профессор кафедры внутренних болезней, гастроэнтерологии и гепатологии Сеченовского университета, руководитель референс-центра по микробиоте Сеченовского университета Минздрава России Елена Полуэктова, в рамках этого исследования студенты прошли тестирование для оценки эмоционального статуса и способностей к запоминанию, а также у них изучили микробный состав желудочно-кишечного тракта методом секвенирования 16S-фрагмента бактериальной РНК. «Исследовательская группа ставит целью сформировать научную концепцию, которая позволит установить причинно-следственную связь между состоянием микробиоты и работой центральной нервной системы»,— поясняет она. Следующий этап — клинические испытания психобиотиков. В планах — изучение штаммов Bifidobacterium longum 1714 и Bifidobacterium longum 35624, которые уже показали обнадеживающие результаты в зарубежных исследованиях по снижению тревоги и депрессии, нормализации ночного сна и улучшению когнитивных функций.

Параллельно под руководством академика Ивашкина при поддержке гранта Российского научного фонда ведется исследование того, как изменение микробного состава кишечника сказывается на психическом состоянии пациентов с заболеваниями желудочно-кишечного тракта.

Метабиотики — это структурные компоненты пробиотических микроорганизмов в сочетании с их метаболитами и/или сигнальными молекулами; они обладают полезными свойствами пробиотиков, однако при этом их проще производить и хранить. По сути, это следующая ступень в развитии средств, влияющих на здоровье человека через восстановление метаболических путей, которые протекают с участием микробиоты.

В Сеченовском университете под руководством Владимира Ивашкина уже проведено многоцентровое рандомизированное исследование: пациентам с хеликобактерной инфекцией, вызывающей язвенную болезнь и даже рак желудка, к стандартной терапии добавляли метабиотик. В результате бактерия уничтожалась заметно чаще, чем в группе, где метабиотик не применялся.

Микробиота как лекарство

В Клинике пропедевтики внутренних болезней, гастроэнтерологии и гепатологии им. В. Х. Василенко Сеченовского университета проходит завершающая стадия клинической апробации технологии трансплантации фекальной микробиоты (ТФМ). Проект получил государственное задание Министерства здравоохранения РФ, стартовал в 2024 году и рассчитан на три года — по 20 пациентов ежегодно за счет федерального финансирования. На сегодняшний день пролечено 44 человека из запланированных 60.

Как рассказал заведующий отделением диагностической и лечебной эндоскопии, врач-эндоскопист Андрей Кирюхин, предварительные результаты впечатляют: около 90% пациентов с рецидивирующей клостридиальной инфекцией, устойчивой к антибиотикам, полностью избавляются от симптомов. При повторной трансплантации эффективность достигает 95%. Критерии излечения — исчезновение диареи, лихорадки, болей в животе и, главное, отсутствие токсинов Clostridioides difficile А и Б в анализах. По словам исследователя, при легкой и средней степени тяжести достаточно одной трансплантации, при тяжелом течении может потребоваться до трех процедур. Сегодня ТФМ включен в международные клинические рекомендации по лечению этой инфекции.

Как поясняет Кирюхин, механизм действия ТФМ мультивекторный: «В основе метода лежат несколько механизмов. Во-первых, антагонистические отношения — конкуренция между микробами за ресурсы, вытеснение патологической флоры и оптимизация pH в просвете кишки. Во-вторых, эффект оказывают не только сами микробы, но и продукты их метаболизма. Они влияют на сигнальные молекулы, активируют лимфоциты и лейкоциты, задействуют иммунную систему самого хозяина».

Главная сложность метода — в поиске донора и необходимости применять дорогостоящую процедуру секвенирования образцов. По словам Андрея Кирюхина, потенциальный кандидат проверяется не только на стандартные инфекции, но и на трансмиссивные (туляремия, бруцеллез, малярия). Кроме того, важно, чтобы кишечная микробиота донора была максимально разнообразной. Отбор жесткий: подходит не более 5–10% добровольцев. Для оценки биоразнообразия используют дорогостоящее 16S-секвенирование: один запуск на 100 образцов стоит около 700 тыс. руб., а на одного пациента требуется до шести проб, что делает диагностику весьма затратной. Помимо этого сама процедура требует жесткой логистики: от момента донации до трансплантации должно пройти не более шести часов. В будущем решить эти задачи поможет создание банков замороженной кишечной микробиоты (по аналогии с мировыми практиками), что позволит сделать метод трансплантации фекальной микробиоты доступным для большего числа пациентов.

Окончательные итоги апробации технологии трансплантации фекальной микробиоты будут подведены в 2027 году.

Подготовлено при поддержке Сеченовского университета