Масштабное лабораторное исследование выявило 168 созданных человеком химических веществ, способных нанести вред бактериям, составляющим здоровый микробиом кишечника. Эти вещества, как оказалось, подавляют рост микроорганизмов, критически важных для поддержания общего благополучия организма.
Большинство из этих веществ попадают в организм человека с пищей, питьевой водой или в результате общего воздействия окружающей среды. При этом ранее считалось, что они не оказывают какого-либо влияния на бактерии.
Исследователи отмечают тревожную тенденцию: по мере адаптации к химическим загрязнителям кишечные бактерии могут развивать устойчивость к антибиотикам, например, к ciprofloxacin. Если подобный процесс происходит в человеческом организме, это может значительно осложнить лечение ряда инфекций.
Команда ученых из Кембриджского университета провела обширные испытания, изучив влияние 1076 химических загрязнителей на 22 вида кишечных бактерий в лабораторных условиях. Эти эксперименты подтвердили, что повсеместно встречающиеся загрязнители действительно могут вредить полезным микробам.
Среди веществ, нарушающих рост микробов, оказались пестициды – гербициды и инсектициды, применяемые в сельском хозяйстве, – а также промышленные химикаты, используемые в огнезащитных составах и пластмассах.
Микробиом кишечника насчитывает порядка 4500 различных видов бактерий, которые синергетически поддерживают жизненно важные функции организма. Нарушение баланса этой сложной системы способно привести к разнообразным проблемам со здоровьем, затрагивающим пищеварение, регулирование веса, иммунную систему и даже психическое состояние.
Текущие протоколы оценки безопасности химических веществ не учитывают их воздействие на микробиом кишечника. Это связано с тем, что большинство химикатов разрабатываются для избирательного воздействия на конкретные цели. Например, инсектициды должны поражать насекомых, а не людей или их полезные микроорганизмы.
Анализируя собранные данные, ученые разработали модель машинного обучения. Этот инструмент позволяет прогнозировать, насколько промышленные химикаты – как уже находящиеся в обращении, так и только проектируемые – могут быть опасны для кишечных бактерий человека.
Подробности исследования, включая описание новой модели машинного обучения, опубликованы в авторитетном научном журнале Nature Microbiology.
Доктор Индра Ру (Indra Roux) из Отдела токсикологии MRC Кембриджского университета, которая является ведущим автором работы, отмечает: «Мы обнаружили, что многие химикаты, разработанные для воздействия только на определенные цели – например, на насекомых или грибы – также влияют на кишечные бактерии. Нас удивило, насколько сильными оказались эти эффекты». Исследователь добавляет, что «многие промышленные химикаты, такие как огнезащитные составы и пластификаторы – с которыми мы постоянно контактируем, – ранее не считались вредными для живых организмов, но, как оказалось, это не так».
Профессор Киран Патил (Kiran Patil), старший автор исследования и член той же научной группы, подчеркивает: «Истинная ценность этого масштабного исследования заключается в том, что теперь мы располагаем данными для прогнозирования воздействия новых химических веществ. Наша цель – двигаться к будущему, в котором новые химикаты будут безопасны изначально, по своему дизайну».
Доктор Стефан Камрад (Stephan Kamrad), соавтор исследования, дополняет: «Оценки безопасности новых химических веществ, предназначенных для использования человеком, должны гарантировать их безопасность и для наших кишечных бактерий, которые могут подвергаться воздействию этих веществ через пищу и воду».
Несмотря на значительный прогресс, ученые признают, что пока недостаточно известно о прямом влиянии химикатов окружающей среды на микробиом кишечника и здоровье человека в целом. Группа исследователей отмечает, что бактерии нашего кишечника, вероятно, контактируют со многими из протестированных веществ. Однако точные объемы химикатов, достигающих кишечника, остаются неизвестными. Для определения реального уровня риска потребуются дальнейшие исследования, отслеживающие общую химическую нагрузку на организм.
Профессор Патил добавляет: «Теперь, когда мы начали выявлять эти взаимодействия в лабораторных условиях, крайне важно приступить к сбору данных о реальном воздействии химикатов, чтобы понять, наблюдаются ли аналогичные эффекты в наших организмах».
Между тем, исследователи предлагают ряд практических мер для снижения воздействия химических загрязнителей. Среди них – тщательное мытье фруктов и овощей перед употреблением, а также отказ от использования пестицидов в домашних садах.
