Некоторые протисты, такие как Blastocystis, долгое время считались «злодеями», но они потенциально полезны для здоровья человека.
Пищеварительный тракт человека является домом для одного из самых плотных сообществ микроорганизмов на планете. В центре внимания исследователей находятся бактерии, а роли других членов этой экосистемы, таких как крошечные, но многочисленные вирусы, уделяется меньше внимания. Однако, возможно, самыми забытыми игроками являются одни из самых крупных и сложных: одноклеточные организмы, называемые протистами.
Являясь ядросодержащими эукариотами, протисты больше похожи на человеческие клетки, чем на бактерии. Все, что больше бактерии в образце стула, обычно считается чем-то зловещим, и протисты в том числе. "В медицинском институте врачам внушали, что их не должно быть", - говорит Марк ван дер Гизен, биолог из Университета Ставангера в Норвегии. "Клинический рефлекс - избавить организм от протистов с помощью антибиотиков, таких как метронидазол".
В некоторых случаях этот инстинкт оправдан: печально известные паразиты Giardia и Cryptosporidium, которые могут вызывать желудочные спазмы и диарею, - это протисты, без которых лучше обойтись. Но многие люди живут с протистами в кишечнике, которые, похоже, не вызывают заболеваний. Например, шаровидный Blastocystis, по оценкам, присутствует более чем у миллиарда человек и особенно распространен в странах с низким и средним уровнем дохода. Как правило, они не только не вызывают проблем, но некоторые исследователи также считают, что присутствие этих микроорганизмов может быть полезным, помогая контролировать кишечные бактерии и поддерживая здоровую иммунную систему.
По мере накопления положительных аргументов в пользу присутствия этих сложных микроорганизмов некоторые исследователи начинают задумываться о том, можно ли в один прекрасный день ввести их в рацион специально, чтобы восстановить здоровье кишечника или бороться с воспалительными заболеваниями, такими как болезнь раздраженного кишечника. В целесообразности этого пока нет уверенности, поскольку протисты все еще остаются малоизученными членами сообщества кишечника. Но быстро становится ясно, что они не всегда являются злодеями, которыми их выставляют.
В кишечнике современного человека протисты являются исключением из пейзажа, в котором доминируют бактерии. Однако у травоядных животных этих микробов много: одноклеточные эукариоты составляют большую часть микробиоты в желудке коровы, например, внося, возможно, половину биомассы микробов. А исследование свиней, проведенное в 2020 году, выявило четыре группы протистов, которые присутствовали у 80% животных. «Свиньи - это, пожалуй, млекопитающее, наиболее похожее на человека, если не считать приматов, и у них много протистов», - отмечает Руне Стенсвольд, исследователь кишечных протист в Институте сыворотки крови в Копенгагене.
Протист Tritrichomonas musculus.Фото: ref.5
Наиболее распространенным протистом в кишечнике человека является Blastocystis, родственный бурым водорослям и грибоподобной водной плесени Phytophthora infestans (ответственной за возникновение голода в Ирландии в девятнадцатом веке). Этот протист чаще встречается у жителей неиндустриальных стран и его больше у тех, кто потребляет значительное количество клетчатки и растений. В одном крупном исследовании, проведенном учеными из Университета Тренто в Италии, Blastocystis был обнаружен менее чем у 7% североамериканцев, около 20% европейцев и более чем у 35% жителей Танзании, Эфиопии и Камеруна. Это заставило некоторых исследователей считать Blastocystis естественным компонентом микробиоты кишечника, который был утрачен в некоторых частях мира в результате изменения образа жизни. «Я твердо убежден, что Blastocystis мог быть одним из организмов в микробиоме предков, и мы начали терять его из-за изменений в питании», - утверждает Анастасиос Цаусис, эволюционный паразитолог из Кентского университета (Великобритания).
Протисты, известные как парабазалиды, у которых для передвижения есть жгутики, также чаще встречаются в неиндустриальных сообществах. Эти микробы обитают в кишечнике термитов и помогают им переваривать древесный материал, но недавно по крайней мере два вида были обнаружены в кишечнике человека. "Ранее исследования микробиома часто проводились на популяциях, окружавших ученых", - поясняет Майкл Хауитт, иммунолог из Стэнфордского университета. "Это могло привести к тому, что протисты изначально не были замечены из-за их относительной редкости в промышленно развитых странах".
Элиас Геррик, микробиолог из Чикагского университета, считает, что западные стандарты гигиены сыграли свою роль в уменьшении количества кишечных протистов в этой популяции. Исследование, проведенное под руководством ученых Университета Тренто, не выявило ни одного из них у новорожденных, что позволяет предположить, что протисты попадают в организм через контакт с другими людьми или окружающей средой. Но чем чище окружающая среда, тем меньше возможностей для этого. Протисты «более восприимчивы к улучшению санитарных условий, чем многие бактерии, потому что многие из них не долго выживают в окружающей среде», - говорит Геррик. Но улучшение санитарных условий также снижает передачу паразитических червей и неприятных микробов - вряд ли это можно назвать ошибочным мероприятием. Тем не менее, некоторые исследователи изучают, какие полезные действия протистов в кишечнике могли быть утрачены из-за современных стандартов гигиены и режима питания.
В некоторых общинах Танзании, например, кишечный зоопарк более разнообразен, чем у среднестатистического жителя Калифорнии. «Племена охотников-собирателей имеют тонны микробного разнообразия, кишащего протистами, в то время как все промышленно развитые слои населения практически пусты», - говорит Геррик. Более высокое бактериальное разнообразие связано с более низким индексом массы тела и лучшим здоровьем. Несколько исследований показали, что у людей, которые являются носителями Blastocystis, сообщество бактерий гораздо более разнообразно, чем у тех, кто не имеет этих микробов.
«Мы пришли к единому мнению, что Blastocystis - это не плохой микроорганизм»,
- говорит Элени Гентекаки, микробный эколог из Университета Никосии на Кипре. «Он коррелирует со здоровым кишечником». Остается открытым вопрос о том, является ли этот протист индикатором или манипулятором - предпочитает ли он селиться в уже здоровых кишечных сообществах или его присутствие улучшает здоровье?
Некоторые исследования на животных позволяют предположить, что протисты действительно активно настраивают микробные экосистемы. "Часто наблюдается истощение определенных групп бактерий в зависимости от вида протиста, - говорит Геррик. В некоторых случаях это может быть связано с тем, что протисты конкурируют с местными бактериями. Например, было показано, что у мышей парабазалид Tritrichomonas musculus сильно угнетает или уничтожает виды Bifidobacterium и Turicibacter, вероятно, лишая их пищевых волокон, которые все три вида потребляют. Протист Tritrichomonas casperi, питающийся кишечной слизью, аналогичным образом вытесняет из кишечника мышей бактерию Akkermansia muciniphila, также питающуюся слизью. Эти примеры подтверждают, что протисты могут формировать микробный состав кишечника, но их влияние на здоровье остается неоднозначным. «Влияние может быть полезным при одних заболеваниях и вредным при других, и поэтому уничтожение протистов может быть как хорошим, так и плохим», - объясняет Геррик.
Есть свидетельства того, что протисты выделяют специфические соединения, которые влияют на состав микробиоты кишечника. Например, некоторые виды тритрихомонад в организме мышей выделяют сукцинат. У человека это небольшое соединение вырабатывает энергию внутри клеток, но оно также может сигнализировать о воспалении. Например, было обнаружено, что уровень сукцината повышен в тканях кишечника у пациентов с болезнью Крона. Некоторые исследователи считают, что сукцинат, вырабатываемый протистами, может быть воспринят иммунной системой как нежелательное размножение бактерий или паразитических гельминтов. Специализированные клетки в выстилке кишечника, известные как туфоциты, активируются сукцинатом. В ответ эти клетки запускают иммунный ответ, направленный на восстановление экосистемы кишечника, который усиливает воспаление. «Это не вредит хозяину, но оказывает огромное влияние на выстилку кишечника», - говорит Геррик. "Один из эффектов - удлинение кишечника, возможно, чтобы компенсировать увеличение количества клеток-хоботков и поддержать уровень всасывания питательных веществ".
Еще одно доказательство того, что протисты дергают за рычаги в иммунной системе, можно найти в паре исследований 2016 года, которые показали, что T. musculus усугубляет колит, другое воспалительное заболевание кишечника, у мышей. Хауитт сравнивает протистов со слонами в африканской саванне: это не самые многочисленные существа, но они большие и могут адаптировать свою экосистему, выкорчевывая деревья, чтобы сохранить пастбища. «Мы видим, как протисты формируют свою среду обитания, влияя на иммунную систему», - объясняет он. «Я называю их оркестровым меньшинством», - добаволяет Кевин Тан, микробиолог из Национального университета Сингапура. «Их может быть мало, но они оказывают большое влияние на экологию, иммунологию и здоровье».
Однако полезно ли это влияние или нет, не всегда ясно. Например, в 2025 году исследователи сообщили, что выделение сукцината, вызванное T. musculus в кишечнике мыши, вызывает иммунный ответ в легких, который может усугубить астму, но при этом усиливает реакцию на бактерии туберкулеза. Другие исследователи показали, что близкий родственник, T. muris, способствует иммунным действиям против паразитических гельминтов. «В конечном итоге некоторые из них могут защищать от инфекций, но усугублять другие воспалительные заболевания», - говорит Хауитт.
Исследование, проведенное под руководством исследователей Университета Тренто, пролило свет на связь между протистами и здоровьем человека. Анализ данных почти 60 000 человек из 32 стран показал, что присутствие Blastocystis в кишечнике человека тесно связано с улучшением сердечно-сосудистого и метаболического здоровья, снижением уровня ожирения и уменьшением количества маркеров воспаления. Те, кто ел больше необработанных растительных продуктов, таких как авокадо, сухофрукты, орехи, семечки, бобовые и зеленые овощи, были более склонны к колонизации Blastocystis.
Присутствие Blastocystis обычно сопровождается ростом численности бактерий Firmicutes, которые ферментируют клетчатку и вырабатывают короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК). Производство этих небольших молекул щелкает переключателями в иммунной системе человека, гася воспаление и создавая условия, враждебные для патогенных бактерий. Такие бактерии, как Escherichia, Bacteroides, Klebsiella и Pseudomonas, которые ассоциируются с ухудшением здоровья кишечника, были более многочисленны у людей без Blastocystis. Стенсвольд отмечает, что исследования показывают, что Blastocystis чаще встречается у здоровых людей, чем у тех, кто страдает воспалительными заболеваниями кишечника. А анализ более 500 человек, вернувшихся в Германию из тропиков, показал, что Blastocystis чаще встречается у людей без желудочно-кишечных симптомов.
Все это рисует радужную картину взаимоотношений Blastocystis и здоровья человека, но есть один нюанс. У человека было обнаружено не менее десяти подтипов Blastocystis и они могут по-разному влиять на здоровье. «Около 95% людей с Blastocystis имеют подтипы от 1 до 4», - поясняет Стенсвольд. Некоторые исследования выявили корреляцию между конкретными подтипами Blastocystis и здоровьем кишечника. Например, считается, что подтип 4 благоприятно влияет на здоровые бактерии кишечника и подавляет рост Bacteroides vulgatus, распространенного патогена.
Другие подтипы могут иметь нежелательные последствия для здоровья. «Я считаю, что в Юго-Восточной Азии и Сингапуре распространены плохие Blastocystis», - говорит Тан. Его лаборатория изучает подтип 7, который редко встречается во многих частях мира, но распространен в Сингапуре. Результаты работы группы говорят о том, что этот тип Blastocystis может вырабатывать соединение, которое усиливает воспаление и вместе с кишечной палочкой уничтожает Bifidobacterium - полезные бактерии кишечника.
Тан предполагает, что этот подтип перешел к людям в Юго-Восточной Азии от водоплавающих птиц, среди которых он широко распространен. Это может частично объяснить его негативные последствия. «Мы не исключаем, что некоторые птичьи подтипы, к которым мы не адаптировались, вызывают расстройство кишечника», - говорит Стенсвольд. Ранее Тан и его коллеги обнаружили, что подтип 7 усиливает воспалительные процессы и увеличивает долю вредных бактерий в кишечнике мышей, в то время как подтип 4 повышает уровень полезных бактерий и КЦЖК, а также обеспечивает определенную защиту от колита.
Некоторые ученые предполагают, что протисты могут однажды быть целенаправленно направлены в кишечник как способ улучшения здоровья. «Если западные диеты удалили из экосистемы кишечника один из главных организмов, то, возможно, именно поэтому мы наблюдаем высокую частоту аутоиммунных заболеваний и хронических воспалений», - говорит ван дер Гизен. Но в настоящее время неизвестные факторы кажутся слишком значительными, чтобы предпринимать такие действия. Протисты, такие как Blastocystis, имеют гораздо более крупные и сложные геномы, чем бактерии - около 20 миллионов пар оснований для некоторых подтипов Blastocystis, по сравнению с менее чем 5 миллионами для бактериальных патогенов Salmonella spp. и Clostridium difficile. А поскольку протисты обладают значительной метаболической гибкостью: множество генов и ферментов могут работать с одними и теми же соединениями, влияние этих организмов на кишечник может зависеть от условий и быть трудно предсказуемым. Кроме того, протистов сложно выращивать в лабораторных условиях. В условиях такой неопределенности терапевтическое использование кажется отдаленной перспективой, особенно потому, что изучение этих организмов остается уделом отдельных специалистов.
Однако есть признаки того, что отношение к этим микробам начинает меняться. Например, согласно некоторым медицинским рекомендациям, наличие Blastocystis является основанием для внесения человека в черный список для сдачи фекалий для использования в трансплантации (это уже известный и эффективный метод лечения инфекции C. difficile, который изучается для множества других применений). «В некоторых странах наличие Blastocystis в кале донора не допускается», - говорит Стенсвольд. Но «здесь, в Дании, врачей это не волнует».
Эту позицию подтверждает небольшое голландское исследование, в котором сообщалось, что передача Blastocystis людям, получавшим трансплантацию фекальной микробиоты (ТФМ) для лечения C. difficile, не вызывала желудочно-кишечных расстройств. В другом исследовании три человека получили ТФМ, содержащую Blastocystis подтипа 3. Двое из них изначально были колонизированы протистами, но микробы исчезли в течение шести месяцев; у третьего реципиента уже был подтип 2, и он не был колонизирован подтипом донора. В рамках проекта Европейского союза изучается экология этих протистов в организме человека. По словам Цаусиса, в долгосрочной перспективе мы надеемся «убедить компании, занимающиеся ТФМ, использовать определенные подтипы Blastocystis в будущих ТФМ».
Возможно, люди еще не готовы глотать их в таблетках, но потенциальная польза протистов для здоровья означает, что они являются восходящей звездой в области здоровья кишечника. Их размер, вариативность и замысловатость сделают их понимание длительным процессом. Но именно это и делает их интересными. «Это чертовски удивительно, - говорит Цаусис, - что такой простой организм биохимически очень сложен».
