Как микробы выживают в кислоте желудка?

Желудок продолжает работу, начавшуюся во рту, и заключается она в разрушении пищи, чтобы впоследствии компоненты пищи могли быть усвоены в кишечнике. Для этого у желудка есть два основных инструмента – кислота и ферменты. Кислота создаёт необходимую среду, и к работе приступают ферменты, расщепляющие белки и жиры. Клетки внутренней выстилки желудка, называемые «париетальными клетками», секретируют соляную кислоту. Большинство белков в кислой среде не могут сохранять форму и распадаются, а позже разрушаются ферментами.

Интересно отметить, что для производства соляной кислоты клеткам также нужно производить гидрокарбонаты, попадающие затем в кровь. Поскольку клетки производят большое количество соляной кислоты в качестве реакции на еду, то после еды наблюдается состояние под названием «щелочной прилив», во время которого на несколько часов кровь становится более щелочной.

Два основных фермента в желудке: пепсин, отвечающий за разрушение белков; и желудочная липаза, разрушающая сахара и жиры. Оба фермента секретируются клетками, называющимися «главная клетка». Эти монстры как вулканы выбрасывают разрушающие еду химические ножницы, и активизируются, когда кислотность содержимого желудка повышается.

Кислотность желудочного сока имеет ещё одну важную функцию – она создаёт очень недружелюбную среду для бактерий и вирусов. Живые клетки, как правило, плохо справляются с повышенной кислотностью среды. Белки, контролирующие перемещение частиц между внеклеточным и внутриклеточным пространством, под воздействием кислоты денатурируются и теряют форму, как и все остальные белки. Поскольку они прекратили работу, появляются дыры в клеточной мембране. Существует сильный градиент между средами, и кислота устремляется внутрь клетки, растворяя её содержимое. Таким образом, кислота в желудке является отличной защитой против большинства микробов. Но не ото всех.

Например, сальмонелла не может сама по себе перенести кислотность желудка, но она использует в качестве убежища еду. Она использует кислоту для создания щелочной среды, и исследования показывают, что сальмонелла выживает лучше в богатых белками продуктах, таких как мясо и яйца. Предполагается, что она каким-то образом использует для самозащиты аминокислоты – побочные продукты переваривания белка. Сальмонелла может справляться с кислотой, но не переносит жару, поэтому люди вполне оправданно заботятся о том, чтобы мясо было хорошо приготовленным.

Другие бактерии, как кишечные палочки и шигеллы, развили сопротивляемость к кислоте, и проходят через кислую среду желудка нетронутыми. Они делают это, самостоятельно производя защитные аминокислоты, и используя другие методы. Эти виды действительно опасны, и человек может тяжело заболеть, если они обоснуются лагерем у него в кишечнике. Именно по этой причине нужно мыть руки перед едой, и продукты во время приготовления пищи.

Ещё один повсеместно распространённый микроб, способный выживать в соляной кислоте – Хелиобактер пилори (Helicobacter pylori), и здесь действительно интересная история. Люди привыкли думать, что язвы желудка и гастрит, являющиеся воспалением выстилки желудка, вызывались избытком кислоты. Поэтому лечение было довольно простым – прописывалась антациды (понижающие кислотность препараты) и лекарства, мешавшие главной клетке выполнять свою работу. К слову эти методы лечения не были особенно эффективны. В 1980-х годах два австралийских ученых – Барри Маршалл и Робин Уоррен – обнаружили, что многие их страдающие гастритом пациенты были инфицированы бактерией хелиобактер пилори.

После нескольких лет исследований они были убеждены, что гастрит не имеет ничего общего с диетой, и является на самом деле результатом бактериальной инфекции. Но остальная часть медицинского сообщества им не поверила, поскольку преобладающее в то время мнение гласило, что жить в желудке невозможно из-за кислоты. Поэтому Барри поставил эксперимент на себе. Он выпил мясной бульон, сально загрязнённый хелиобактер пилори. Через несколько дней у него началась тошнота и неприятный запах изо рта, через несколько недель началась рвота, и вообще он чувствовал себя ужасно. Он взял образцы содержимого своего желудка, и обнаружил хелиобактер. После приёма курсов антибиотиков он почувствовал себя лучше, хелиобактер исчезли, а учебники по медицине пришлось переписать. Доктора Маршалл и Уоррен были за свою работу награждены в 2005 году Нобелевской премией.

И возвращаясь к вопросу, да, кислота в желудке является важной частью системы антимикробной защиты организма, но она не идеальна. Многие виды могут выжить, поэтому не пропустите мытьё рук и правильное приготовление пищи.

И небольшое дополнение про аппендикс. Собирая материалы для этого исследования, я обнаружил, что аппендикс вообще-то нужен. Он выступает как запасной резервуар для кишечных бактерий, из которого восстанавливается их популяция, если что-то произошло. Также он может играть роль в создании иммунитета. Это не совсем по теме, но мне показалось весьма захватывающим.