Когда учёные впервые задумались о том, что в кишечнике человека выделяется водород, это звучало как любопытная деталь физиологии. Сегодня исследование, опубликованное в журнале Nature Microbiology и проведённое специалистами из Университета Монаша и Института медицинских исследований Хадсона, показывает, что этот газ — не просто побочный продукт пищеварения, а важный регулятор микробного равновесия. Его роль сопоставима с гормонами или нейромедиаторами, влияющими на внутреннюю экосистему организма.
По данным первого автора работы доктора Кэйтлин Уэлш, бактерии вырабатывают водород, перерабатывая непереваренные углеводы. Около половины выделяемых газов у человека приходится именно на него. Он частично выходит при выдохе, часть усваивается другими микроорганизмами, остальное покидает организм естественным путём.
"Большинство людей выделяют около литра газов в день, и примерно половину из этого объема составляет водород. Но он не только причина метеоризма — это скрытый двигатель здоровья кишечника", — пояснила доктор Кэйтлин Уэлш.
Такой процесс выглядит банальным, пока не становится ясно, что этот газ питает полезные бактерии. Он помогает им выживать, стабилизирует уровень кислотности и участвует в синтезе короткоцепочечных жирных кислот — ключевого источника энергии для клеток кишечника.
Почему это важно? Потому что водород становится своеобразным посредником между разными микробными сообществами. Одни микроорганизмы вырабатывают его, другие используют, а равновесие между ними определяет общее состояние микробиома.
Нарушение этого цикла ведёт к сдвигам, которые могут проявляться воспалением, вздутием, а в долгосрочной перспективе — хроническими болезнями пищеварительной системы.
Исследователи выделили фермент Group B [FeFe]-гидрогеназа, который отвечает за основную часть образования водорода. Он содержит железо и белок ферредоксин, обеспечивая бактериям энергию для роста. В здоровом кишечнике этот фермент особенно активен — признак сбалансированной микрофлоры.
Как работает этот фермент? Он участвует в реакции, при которой электроны из ферредоксина переносятся на протоны, образуя молекулы водорода. Проще говоря, микробы превращают химическую энергию пищи в газовую форму, а затем часть этого газа снова используется другими бактериями для получения энергии.
Эта самоподдерживающаяся цепочка напоминает миниатюрную экосистему внутри человека. Когда баланс нарушается, фермент становится менее активным, и полезные виды бактерий теряют преимущество. Это может привести к доминированию метаногенов — микроорганизмов, которые превращают водород в метан.
Что происходит, если водорода слишком много или мало? Избыток часто связан с ферментационными расстройствами и метеоризмом, а дефицит — с инфекциями или воспалениями. Поэтому водород можно рассматривать как индикатор состояния кишечника, сопоставимый с уровнем холестерина в крови.
Работа австралийских учёных показывает: нормальное газообразование — естественная часть пищеварения. Парадокс в том, что-то, что считалось "неприятным симптомом", оказывается признаком хорошо функционирующего организма.
Исследование Института Хадсона подчёркивает, что микробиом не просто пассивно обитает в кишечнике, а активно регулирует химический состав среды. Водород выступает энергетической валютой, объединяющей разные типы бактерий в единую сеть.
Условия, при которых выработка водорода нарушается, включают:
Каждый из этих факторов меняет состав микробиома, заставляя одни виды бактерий исчезать, а другие — агрессивно размножаться.
А можно ли восстановить баланс самостоятельно? В некоторых случаях — да. Поддержание разнообразного рациона, богатого клетчаткой, помогает вернуть естественную ферментацию. Пробиотики, по словам исследователей, могут стать временным подспорьем, но без питания, стимулирующего рост собственных бактерий, эффект быстро пропадает.
Соавтор исследования доцент Сэм Форстер, заявил, что понимание механизмов регуляции водорода поможет создать новые методы лечения. Они будут опираться не на уничтожение микробов, а на их "перенастройку" — с помощью трансплантации флоры, пробиотиков и биопрепаратов на основе живых культур.
"Наши данные открывают путь к созданию микробиомных терапий нового поколения", — отметил Сэм Форстер.
Эта идея укладывается в более широкий тренд современной медицины: переход от борьбы с симптомами к управлению микробными экосистемами. Такие подходы уже тестируются при лечении синдрома раздражённого кишечника и хронических воспалений.
Можно ли будет лечить болезни с помощью водорода? Прямо — вряд ли, но косвенно — да. Контроль его уровня и активности гидрогеназ может стать частью диагностики и коррекции микробиома. В перспективе врачи смогут по дыхательным тестам определять тип нарушения и подбирать индивидуальную микробную терапию.
Многие по-прежнему воспринимают газы как что-то постыдное или вредное. На деле это показатель того, что пищеварение идёт своим чередом. Сдерживание или искусственное подавление естественных процессов часто оборачивается вздутием и нарушением микробного обмена.
Почему мы склонны считать газообразование патологией? Частично из-за культурных установок, частично из-за путаницы с симптомами. Настоящая проблема возникает лишь тогда, когда меняется ритм и состав газов — например, при инфекциях или дефиците ферментов.
Типичная ошибка — избыточное использование препаратов, "подавляющих газы". Последствие — микробиом теряет часть своих энергетических источников. Альтернатива — корректировать питание, добавляя клетчатку и воду, чтобы процесс оставался естественным.
А что если полностью исключить углеводы, чтобы избежать газов? Это приведёт к обратному эффекту: бактерии, лишённые привычного топлива, начнут разрушать слизистую оболочку кишечника. Поэтому "тишина" в животе — не всегда признак здоровья.
Наблюдая за микробиомом, учёные фактически исследуют внутренний климат человека. Каждый вид бактерий занимает свою нишу и нуждается в определённых условиях — уровне водорода, pH, питательных субстратах.
Сравнение с другими животными показывает, что принципы одинаковы: чем разнообразнее питание, тем стабильнее микробная экосистема. Например, у травоядных животных уровень водорода в кишечнике выше, но и обмен между видами бактерий более устойчив.
Чтобы поддерживать этот баланс, достаточно нескольких привычек:
Эти шаги не устраняют проблему мгновенно, но формируют среду, в которой фермент гидрогеназа работает естественно и стабильно.