Наши тела полны грибков. Но в этом есть и плюсы

В нашем организме обитают десятки видов грибков. Мы склонны думать, что они вызывают страшные заболевания, такие как рак полости рта или поджелудочной железы. Но ученые находят способы их использования для диагностики, профилактики и лечения болезней.

Грибы в нашем теле говорят. И в последние годы все больше и больше ученых во всем мире прислушиваются к ним. Это может произойти случайно: например, исследователи из израильского Института науки Вейцмана искали бактерии в раковых опухолях, но в их чашке Петри упорно росли грибки. Решив, что они попали туда случайно, возможно, из воздуха, люди сменили метод. Но опять выросли грибки.

В другом случае исследователи из медицинской школы Корнеллского университета просканировали образцы кишечных бактерий, но ПЦР-тест выявил ДНК грибка. Из какой части тела ни возьмут образцы, от рта до легких, от плеча до влагалища, картина все та же — мы полны грибков.

Понятно, что наука знает о вреде грибков гораздо больше, чем об их пользе.  Ежегодно от грибковых инфекций умирает около 1,6 млн человек, в основном с ослабленной иммунной системой. Это втрое больше, чем от малярии. А недавные исследования показали, как грибы могут вызывать рак полости рта и поджелудочной железы .

Но ученые понимают, что это только одна сторона медали. Ведь грибы попадают в организм при рождении или еще раньше — в утробе матери. А в здоровом человеке находятся десятки видов грибов, причем некоторые из них совершенно не известны науке. Так что трудно поверить, что они там случайно или что организму просто лень избавиться от них.

• Читайте также:
• Как работают вакцины от рака?
• Как правильно сушить вещи зимой, чтобы в доме было меньше плесени
• В посылке с яблоками из Италии обнаружен разрушительный грибок

Ученые считают, что эти грибы могут и быть полезными. За последнее десятилетие набирает популярность термин «микробиота» — от древнегреческих слов «микро» — маленький, и «биота»  — живые организмы определенной области экосистемы. Еще часто используется не совсем точное выражение «полезные бактерии». Да, микробиота включает бактерии, но не заканчивается ими; онаохватывает все виды живых существ, населяющих наш организм: бактерии, вирусы, одноклеточные простейшие, а также грибы. Главным образом дрожжи, а при некоторых заболеваниях и плесневые.

За последние годы проведено множество исследований о пользе грибков. Их результаты опубликованы в престижных журналах, таких как Cell, Science и Nature. В сентябре прошлого года в журнале Trends in Immunology появилась статья: «Научный ренессанс в оценке комменсальных грибов начался».

Комменсализм это вид симбиоза, при котором организмы живут вместе в мире. На языке вертится термин «полезные грибкы». И вполне вероятно, что некоторые из них действительно вертятся у нас на языке.

Численно грибы находятся в явном невыгодном положении в организме по сравнению с бактериями (в кишечнике, например, на каждый гриб приходится до тысячи бактерий.) Но клетки грибов гораздо крупнее и более развиты с точки зрения эволюции. Бактерии — прокариотические организмы. У них отсутствуют органеллы — структуры внутри клеток, отвечающие за определенные функцие, — и их внутренняя часть напоминает винегрет. А вот грибы — такие же эукариоты, как и люди; их клетки обладают ядром и другими органеллами.

Ученые описывают грибы как сложные и загадочные организмы. Например, они могут делиться, как бактерии, но они также размножаются половым путем, как мы. Гриб также может изменять свою форму. В некоторых случаях он выглядит как одна клетка, в других способен разрастаться в нечто вроде белого пуха, как мы видим на гнилой томатной пасте в холодильнике, а потом вернуться к одноклеточной форме.

«Чем больше я изучаю грибы, тем больше я узнаю, какие они замечательные, сложные живые существа с невероятными метаболическими способностями», — говорит профессор Эран Элинав, глава отдела системной иммунологии в Научном институте Вейцмана.

«Сегодня мы понимаем, что болезнетворные грибы составляют незначительное меньшинство в этом царстве», — добавляет он. — «Тут так же, как с бактериями: около 70 из которых вызывают заболевания, а более 2 миллионов являются комменсалами. Нас прежде всего интересует огромное разнообразие других грибов, тех, которые не вызывают болезней, но обладают возможностями, большинства из которых мы еще не понимаем. Хотя ясно, что они способны жить в нашем организме и влиять на него всеми возможными способами. У них есть удивительная способность расщеплять определенные материалы, выделять активные вещества, способные заплывать далеко в организм и воздействовать на него в местах, удаленных от места обитания грибов. Эта область исследований быстро развивалась в последние пять лет. Мы постепенно начинаем понимать, как эти большие и развитые клетки взаимодействуют между собой, общаются с бактериями и, что наиболее важно, с хозяином. И влияют на здоровье и болезни».

Тренер для защитников

Профессор Илиян Илиев из Медицинской школы Корнеллского университета — иммунолог. Он специализируется на слизистых оболочках, что может показаться не самой привлекательной темой для академической карьеры. Но эти влажные области во рту, кишечнике, глазах, легких и других органах – наша главная линия обороны от инфекции. Поэтому изучать их  крайне важно.

В последние годы становится все очевиднее, что все слизистые оболочки тела содержат грибы, которые поддерживают сложную систему отношений с иммунной системой и помогают ей делать ее главную работу. Грибки также, по-видимому, играют важную роль в воспалительных кишечных заболеваниях, таких как болезнь Крона и колит, которые широко распространены в Израиле.

Все началось с того, что в лаборатории Илиева исследовали генетический состав образцов стула, который хорошо отражает деятельность толстого кишечника. Ученые открыли очень много «полезных» бактерий, и в этом нет ничего нового. Но обнаружили и явные признаки грибковой ДНК.

«Как многие хорошие вещи в науке это произошло случайно», — признался Илиев в подкасте Finding Genius. В тот раз он утаил эту деталь, но позднее, перейдя в другой университет, решил вникнуть глубже.

«Мы нашли сообщество разных грибов, которое вызвало миллионы интересных вопросов», — рассказывает ученый. — «Как эти организмы выживают в такой суровой среде? Что они там делают? Вот так и получилось, что как я пошел в этом направлении, и теперь вся моя лаборатория работает над ним».

Работа Илиева и его коллег в последние годы принесла определенные плоды. В 2017 году он опубликовал атлас, показывающий типичные грибы в различных органах, в состоянии здоровья и болезни. Но ясно, что описания и классификации этих организмов недостаточно, нужно понять, что именно они там делают. Об этом пока мало что известно.

Одно из направлений для дальнейшего исследования — сложные взаимоотношения бактерий и грибов. Традиционно считается, что это игра с нулевой суммой: одни процвитают, когда другие гибнут, и наоборот.

Но профессор Махмуд Ганнум из университета Кейс-Вестерн-Резерв в Кливленде цитирует исследование, показывающее, что грибок кандида расщепляет углеводы для «друга», бактерии рода превотеллы. Это выгодно обеим сторонам, и нам тоже. Ганнум добавляет, что пекарские дрожжи регулируют популяцию кандида кишечник, что следовало бы помнить всем, кто избегает дрожжей, «потому что из-за них развиваются грибки в желудке».

Исследователи, изучающие диалог между грибами и иммунной системой, — это уже область компетенции Илиева. «Взгляните сюда», — говорит он во время видеозвонка из своей лаборатории в Нью-Йорке, показывая мне изображение тонкой кишки. «Видите здесь зеленое? Это макрофаги. А красное — это грибы».

Макрофаги подобны гигантским машинам для еды, которые приучены обнаруживать заразу, проглатывать ее и разрывать на кусочки. Оказывается, на мембранах некоторых из этих крупных прожорливых клеток можно найти не менее пяти рецепторов для идентификации разных элементов гриба.

Статьи, опубликованные Илиевым и его коллегами в последние годы в журналах Science и Cell, показывают, что «полезные» грибы учат иммунную систему, как держать их под контролем в случае чрезмерного роста. И даже как защищаться от их более опасных родственники. Так, мыши с грибком кандида в кишечнике оказались защищены от кандидозной инфекции, когда ее вводили им в кровь.

При некоторых обстоятельствах грибки, которые мы вырастили у себя в теле, могут восстать против нас. Но пока организм пребывает в равновесии, они выступают тренерами для наших защитников. Ученые обещают, что мы умрем от грибковой инфекции только в том случае, если сама защита падет. То есть, если возникнут серьезные проблемы с нашим иммунитетом.

«Итак, мы рождаемся с этими грибами и живем с ними, и наша иммунная система начинает с ними разговаривать», — говорит Илиев. «Этот диалог действительно полезен, потому что он приводит к нынешнему репертуару антител».

Связь с грибами не заканчивается тренировкой иммунной системы. Другое исследование Илиева показывает, что грибки также влияют на поведение мышей. Они испускают определенные сигналы, которые улавливаются нейронами в теле мыши и делают ее более дружелюбной. Влияют ли на наше поведение грибки в организме? Это далеко не доказано, но определенно возможно.

Привет Колумбу

«Пищеварительная система — это не внутренний орган», — замечает профессор Равид Штраусман из отдела клеточной молекулярной биологии Института Вейцмана. — «В конце концов, вы можете засунуть свой палец в рот, — Штраусман шевелит пальцем, — и вынуть из заднего прохода. Кишечник, кожа, влагалище, легкие — все это, на мой взгляд, находится вне нашего тела.

«С другой стороны, есть внутренние органы: почки, мозг, сердце, яичники. Они должны быть стерильными. В конце концов, почему мы вскрываем брюшную полость во время операции в перчатках и хирургической маске? Потому что мы предполагаем, что она стерильна. Поэтому тот факт, что в раковой опухоли, которая тоже внутренний орган, есть бактерии и грибы, довольно необычен».

Исследования Штраусмана и других ученых открывают целый мир грибков в нашем организме, которые могут помочь диагностировать болезни на ранних стадиях с помощью простого анализа крови.

Штраусман — исследователь рака, он посвятил последнее десятилетие сложному и необычному проекту: изучению экосистемы внутри раковой опухоли. Но чтобы понять, о чем речь, давайте начнем с самого начала.

«Если вы возьмете раковые клетки и поместите их в лабораторную чашку Петри, вы сможете легко их убить», — объясняет он. — «Мы очень хорошо лечим рак в пластиковой тарелке, гораздо эффективнее, чем в пациенте. Я хотел понять, почему это происходит».

Штраусман и его коллеги обнаружили, сначала случайно, что в раковых опухолях есть бактерии, которые в некоторых случаях критически влияют на развитие болезни. Статья 2017 года, опубликованная исследователями в журнале Science, показала, как бактерия, живущая в опухолях поджелудочной железы, поглощает активное вещество химеотарапии и тем самым мешает лечению.

В этом месте на сцену выходит Лиан Нарунски-Хазиза. Когда она еще была докторантом, то вместе с научным руководителем размышляла над темой для докторской. «Мы подумали, что везде в мире там, где есть бактерии, есть и грибки», — вспоминает она. — «И на земле, и в воде, и в кишечнике, и на коже. Они всегда идут вместе, это своего рода экосистема. Тогда мы сказали: если во всех существующих новообразованиях так много бактерий, может быть, там есть и грибы?»

Результатом исследования Нарунски-Хазиза и ее коллег, стала статья, вынесенная прошлой осенью на обложку журнала Cell. После исследования 17 тысяч человеческих образцов грибки удалось найти в 35 видах рака. Также было обнаружено, что эти гибки, подобно бактериям, растут не автономно, а в клетках человека. Стало ясно еще кое-что: люди с большим количеством бактерий часто являются носителями большого количества грибов, и наоборот.

В отличие от бактерий, присутствие которых в новообразованиях иногда предвещало хорошее, а иногда плохое, грибы в опухолях всегда ухудшали течение болезни. Такой рак быстрее развивался, хуже реагировал на иммунотерапию, и выживаемость пациентов тоже ниже. Больные раком молочной железы с грибками в опухоли редко живут дольше 15 лет. Доктор Илана Левиафан, которая руководила исследованием вместе с Нарунски-Хазиза, отмечает, что неясно, усугубляют ли грибы ситуацию или только присоединяются, когда состояние и так уже плохо.

«Что мы действительно показали, так это то, что рак можно диагностировать по грибковым сигнатурам в крови», — говорит профессор Цахи Пилпель, заведующий отделом молекулярной генетики Института Вейцмана, принимавший участие в исследовании.

Это открытие вскоре станет медицинской технологией. Несколько недель назад американские соавторы статьи получили одобрение от Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) для их первого продукта — анализа крови под названием OncobiotaLUNG. Обнаруживая грибковую ДНК в крови, тест позволяет определить злокачественный потенциал опухоли легкого. Он помогает принять решение о биопсии, исследовании со многими потенциальными осложнениями. Испытания OncobiotaLUNG еще продолжаются, но FDA присвоило ему приоритетное звание «прорывной разработки».

Штраусман из Института Вейцмана обещает, что это только первый опыт такого рода и что непременно появится диагностика многих видов рака по так называемым грибковым сигнатурам в крови. Даже если грибки в раке — плохой признак, они хороши в том смысле, что дают возможность ранней диагностики и лечения.

Обнаружение бактерий и грибков в опухолях учит нас скромности, добавляет Штраусман. «Внутренняя среда опухоли очень сложна», — говорит он. — «Есть стромальные [соединительные] клетки, иммунные клетки, раковые клетки, бактерии и грибы, и все они влияют на то, как пациент реагирует на лечение».

Результатом этого понимания стала компания Curesponse, которая делает биопсию опухолей, нарезает на кусочки и пробует на каждом разную терпаию. Таким образом, лечение подстраивается под пациента – грибки, бактерии и все остальное.

В феврале «Клалит» объявила , что возьмет на себя расходы на этот тест для израильтян, застрахованных по программе Platinum. Речь идет почти о 3 млн человек.

Но ключевым остается вопрос: если грибы есть в частях тела, которые Штраусман называет «внешними», а также во внутренних больных органах (например, в раковых новообразованиях), могут ли они обитать и в здоровых внутренних органах? Двое исследователей из его лаборатории занимаются этим вопросом в проекте под кодовым названием «Колумб».

Штраусман здесь крайне осторожен. Ведь в течение десятилетия ему пришлось из кожи вон лезть, чтобы доказать коллегам, что обнаруженные им в человеческом теле микроорганизмы действительно в нем живут, а не просто являются результатом загрязнения образца для анализа. Он определенно не хочет производить впечатление шарлатана. Ученые обнаружили грибки в здоровой груди, но Штраусман остерегается говорить больше.

«Значит, во внутренних органах нашего тела есть грибки и бактерии?», — спрашиваю я.

«Догма в том, что их там нет», — отвечает он. И добавляет:

«Если бы наши результаты было полностью отрицательными, я бы не стал продолжать это исследование».

В деревню за грибами

Читатель спросит: «Хорошо, значит, у меня в организме есть полезные грибы, что мне с этим делать? Как за ними правильно ухаживать?»

Один из возможных ответов — переехать в деревню или, по крайней мере, перестать пить ненужные таблетки. «В кишечниках у сельских жителей и представителей этнических меньшинств укрывается множество малоизученных полезных видов грибов», — отмечают в декабрьском выпуске 2022 года журнала The Lancet Microbe. Ученые предполагают, что разный набор грибков у городского и сельского населения связан с разными пищевыми привычками и приемом лекарств.

Это предположение согласуется с исследованием 2020 года, показывающим, что антибиотики могут изменить отношения между грибами и бактериями в кишечнике. И спокойное сотрудничество обернется жестокой борьбой за существование. Через три месяца бактериальная популяция у испытуемых восстановилась, но не грибы.

Длительное противогрибковое лечение может дать аналогичные результаты. Это, конечно, не значит, что пациент не должен принимать лекарства против грибков или бактерий, когда это необходимо, но лучше избегать чрезмерного лечения.

На данный момент не так уж много выводов, которые можно сделать сверх этого. Известно, что бактерии любят есть клетчатку. Это одна из причин рекомендации употреблять в пищу побольше фруктов и овощей. Пока неясно, что предпочитают грибы — мы можем только сказать, что то, что хорошо для бактерий, по-видимому, хорошо и для них.

Впрочем, возможно, им подойдут не все фрукты и овощи. Фермеры иногда используют спреи-фунгициды, которые очень похожи на противогрибковые лекарства для людей. Разумно предположить, что эти вещества не полезны и для хороших грибков в организме. Переход на органические продукты не обязательно решит проблему, потому что и здесь используются фунгициды, пусть натуральные.

Возможный вывод из этого, что поступающие в организм пестициды надо сокращать. Например, рекомендуется иногда покупать органические, а иногда и неорганические продукты в магазинах, которые обещают следить за своими пестицидами. А иногда обратить внимание на гидропонные листья и травы, которые в некоторых случаях выращивают вообще без пестицидов. Часть эксперты также рекомендует употреблять ферментированные продукты, такие как сыры и квашеная капуста. Ведь это хороший источник дружественных кишечных грибков.

Как бы то ни было, основные разработки все еще находятся в начальной стадии. По словам профессора Элинава из Института Вейцмана, мы уже знаем, что индивидуальный подобно отпечатку пальца набор бактерий внутри нас влияет на болезни, которыми мы можем заразиться, и даже на то, как мы можем ими заразиться. Какие болезни? «Все, — говорит Элинав, — от воспалительных заболеваний до рака и болезни Альцгеймера».

Это положение вещей верно и для грибков; у каждого из нас есть личный грибковый профиль. Если заглянуть в будущее, то, возможно, изменив то, что мы едим, или приняв таблетки, содержащие миллионы бактерий и грибков, можно будет изменить, хотя бы временно, этот профиль. И тем самым предотвращать и лечить болезни.

«Задумайтесь, что в вашем теле есть огромный резервуар генов, которые влияют на вас», — советует Элинав. — «Но в отличие от ваших генов, этот геном поддается изменению»

Дани Бар Он, Н.А., «ХаАрец». Фото: Depositphotos.com, Моти Мильрод, Wikipedia