Криминалистические характеристики и свойства микробиома человека: здорового; страдающего заболеваниями и патологиями; в зависимости от вариативных факторов влияния

Введение . В правоприменительной сфере уголовного судопроизводства неизменно вызывает повышенный интерес область криминалистической науки и практики, связанная с профильными научными изысканиями, адаптацией научных знаний и прикладных навыков из смежных научных областей, позволяющая расширить возможности биологической идентификации человека (как за счет появления новых методик, так и за счет повышения эффективности имеющихся).

Одной из наиболее перспективных для решения криминалистических задач потенциальных методик в исследуемой сфере, является биометрическая технология, основанная на результатах исследования и свойствах микробиома человека. При этом под микробиомом человека автором предлагается понимать сообщество самостоятельных биологических объектов (форм жизни) - микробиоту: бактерий, археев, эукариот, нематод, вирусов, грибов, простейших микроорганизмов и др., обобщенно называемых virome, населяющую организм (биологическое, генетически обусловленное, тело) человека, находящуюся с ним в неразрывном симбиозе (но не являющуюся его генетической составляющей), имеющую ряд индивидуализирующих ее признаков и свойств, позволяющих использовать ее для решения криминалистических задач по идентификации (отождествлению) личности в процессе уголовного судопроизводства и иной профильной деятельности.

Обсуждение .

Первоначально, в рамках настоящего исследования предлагается рассмотреть результаты изучения микробиома потенциально здорового человека (метагенома – применительно к большим популяциям людей) и влияющие на них факторы (на ряде примеров). При этом с учетом того, что настоящее исследование является криминалистическим, наибольший интерес будет представлять, не столько его непосредственная биологическая составляющая сама по себе, сколько ее идентификационный (диагностический) потенциал (индивидуальность, устойчивость, измеряемость и т.п. результатов).

На текущий момент, в норме и патологии, в большей степени изучены микробиомы: желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), урологических путей и половых органов, респираторной системы, кожи, полости рта, глаз:

– ЖКТ: в результате профильных исследований из кишечника выделено 2172 вида микроорганизмов, классифицированных на 12 таксоно- мических видов, из которых 93,5 % принадлежат к Proteobacteria, Firmicutes, Actinobacteria и Bacteroidetes (обладают высокой иммунной реактивностью) [2, с. 1593–1595].

– урологические пути и половые органы: доминируют Lactobacillus, реже Gardnerella, Streptococcus, Staphylococcus или Corynebacterium., еще реже – Aerococcus, Actinomyces или Bifidobacterium; бактерии участвуют в регуляции важных физиологических функций, в т.ч. репродуктивной [5, с. 4593–4596].

– респираторная система: микробная нагрузка в микробиоте легкого определяется балансом микробных иммиграции и элиминации, а также скоростью размножения бактерий [4, с. 160–162].

– кожа: населена 12 видами микроорганизмов (доминируют Corynebacterium, Propionibacterium и Staphylococus, пропионовые бактерии, стафилококки и дрожжи Malassezia); доминирование зависит от характеристик локуса (преобладают: на коже лица Propionibacterium и Staphylococcus; во влажных местах – Corynebacterium; в сухих местах – смешанные популяции β-Proteobacteria и Flavobacteriales) [1, с. 475–477].

– полость рта: содержит более 700 видов микроорганизмов от 12 типов (слюна, слизистая оболочка, поверхность языка, зубной налет) [4, с. 163–165].

– глаза (роговица, конъюнктива): выявлено 221 вид (59 родов) бактерий (96 % составляют: Pseudomonas, Bradyrhizobium, Acinetobacter, Propionibacterium, Corynebacterium, Brevundimonas, Staphylococcus, Aquabacterium, Sphyngomonas и Streptococcus) [3, с. 1024–1026].

Фактически, здоровый микробиом, это, с одной стороны, залог (как потенциал и предпосылка) здоровья человеческого организма, а с другой стороны – отражение состояния (того, что имеет место быть по факту, на текущий момент) этого здоровья.

Далее, в рамках настоящего исследования предлагается рассмотреть результаты изучения микробиома человека, страдающего различного рода заболеваниями и патологиями. При этом микробиом людей, страдающих различного рода заболеваниями и патологиями, в криминалистическом плане еще более интересен, так как он обладает еще большей идентификационной индивидуальностью и информативностью, чем микробиом потенциально здорового человека (воспринимаемый, условно, как, относительно, «базовый»).

Результаты профильных научных исследований показывают, что микробиом приносит человеческому организму (по факту своего существования и жизнедеятельности) практическую функциональную пользу (метаболизм, иммунитет, колониальная резистентность – противодействие заселению патогенными микроорганизмами и др.). Однако нередко возникают ситуации, когда изменения в микробиоме способствуют развитию, или являются предпосылками возникновения у человека различного рода заболеваний и патологических состояний. При этом изменения микробиома могут быть первопричиной этих состояний организма, или их последствиями, либо, на определенном этапе, уже являться и тем и тем и другим (что может способствовать в дальнейшем ухудшению состояния здоровья человека).

Микробиом – это субстант, который незамедлительно реагирует на все внешние и внутренние раздражители (факторы), как влекущие для организма человека позитивные последствия, так и негативные, в режиме реального времени (его реакции естественны, они не положительны и не отрицательны по сути; микроорганизмы микробиома живут на (в) локусах и органах человеческого тела, что-то потребляют, что-то выделяют, размножаются и гибнут, конкурируют и борются с одними микроорганизмами и взаимодействуют с другими, более им симбиотичными; при этом наличие и концентрация (доминирование) их разновидностей, характеризует указанные процессы и влияет за счет этого на организм носитель (их внешний мир, окружающую для них среду) – человека [6, с. 1480–1482].

Наличие взаимосвязи бактерий, вирусов и других микроорганизмов (например, грибов) с возникновением инфекционных заболеваний, известно уже достаточно давно, и никаких сомнений не вызывает. Однако результаты научных изысканий последних десяти лет, дали объективные подтверждения взаимосвязи микроорганизмов с заболеваниями, не имеющими инфекционной подоплеки (аллергия, ожирение, сахарный диабет, атеросклероз и др.):

– аллергия: носит гетерогенный воспалительный характер; патогенез очень многообразен (реакции на вкус, запах, пищу, экологию и др.); воспринимается человеком через микробиом, выступающий промежуточным звеном между раздражителями и организмом хозяина; заболевания характеризуются иммунной реакцией Т-лимфоцитов [3, с. 1024–1026].

– метаболический синдром: комплекс взаимосвязанных факторов, контактирующих на биохимическом и патофизиологическом уровнях, результат взаимодействия которых порождает предпосылки развития ишемической болезни сердца; проявляется в увеличении концентрации глюкозы в крови, нарушении липидного обмена, повышении густоты крови (обусловлен высокой концентрацией триглицеролов и низкой концентрацией липопротеидов) [7, с. 996–998].

– ожирение: в патогенезе доминирующая роль принадлежит кишечному микробиому (проявляется в повышении количества Clostridia, выделяющих дезоксихолевую кислоту, что ведет к воспалениям и развитию рака печени; состояние ожирения можно перенести от больных людей к здоровым путем трансплантации микробиоты (т.е. ожирением можно «заразить») [9, с. 98–100].

– атеросклероз: заболевание зависит от рациона питания человека; вегетарианская диета способствует его профилактике; диеты, ориентированные на употребление продуктов, содержащих фосфолипид и L-карнитин (продукты животного происхождения, в особенности красное мясо) создают предпосылки для его возникновения, так-как кишечный микробиом трансформирует названные вещества в проатерогенный триметиламин, способствующий образованию атером и формированию атеросклеротических изменений в аорте.

– сахарный диабет (СД): патогенез связан с невосприимчивостью организма человека к воздействию гормона инсулина и с нарушениями в его выработке поджелудочной железой; микробиом в данных процессах имеет существенное значение – бутират, вырабатываемый кишечными бактериями, доминирует в регуляции уровня глюкозы в крови и метаболизме липидов (рост концентрации бактерии Clostridium clostridioforme и снижение концентрации бактерии Roseburia способствует СД; рост концентрации Roseburia, например, после трансплантации микробиома от здоровых доноров, влечет у больных людей повышение чувствительности к инсулину) [8, с. 4640–4642].

– ось «кишечник-центральная нервная система (ЦНС)»: результаты профильных исследований подтвердили наличие тесной взаимосвязи между состояниями микробиома и ЦНС; эмпирическим путем была определена и экспериментально доказана способность микробиома оказывать влияние на нейромедиаторы в ЦНС, на системы регуляции стресса, других эмоциональных состояний, на степень выраженности болевых реакций; изменения микробиома кишечника, отражаясь в химических реакциях и других метаболических процессах, через ЦНС оказывают влияние на патогенез болезни Паркинсона, аффективных и аутических расстройств и др. [10, с . 1107–1109].

Сбои в состоянии микробиома снижают синтез и всасывание из системы пищеварения микронутриентов (дефицит витамина «B» приводит к развитию депрессии, биполярного расстройства, аутизма и деменции; этот дефицит связан с нарушением, обеспечиваемого микробиомом, метаболизма жирных кислот, аминокислот, нейротрансмиттеров и нейрогормонов) [12, с. 425–429].

Микробиом чутко реагирует на изменения в психологическом (эмоциональном) состоянии человека (гнев и страх сопровождаются количественным ростом Bacteroides fragilis subsp theaiotaomicron; стресс способствует выбросу в кровь катехоламинов (норадреналина, адреналина, дофамина), которые стимулируют рост патогенной флоры, в т.ч. возбудителя кишечных инфекций Yersinia enterocolitica и штаммов E. Coli [11, с. 1106–1108].

Кроме того, научно подтверждено влияние степени функциональности кишечного микробиома на развитие алкогольной зависимости (связана с ростом концентрации пероральных микроорганизмов; сигналы от микробиома могут способствовать циррозу печени, путем изменения проницаемости стенки ЖКТ). Цирроз обусловлен изменением концентрации 8 родов и 46 видов микроорганизмов (связан с ростом концентрации Bifidobacterium, Lactobacillus salivarius, Veillonella parvula и Streptococcus salivarius) [13, с. 285– 287].

Состав микробиома зависит от внешних и внутренних факторов, от факторов окружающей среды (пола; возраста; региона проживания; характера питания; уровня физической активности; привычек, увлечений; наличия заболеваний и т.п.).

С учетом изложенного, далее предлагается рассмотреть влияние на состояние и структуру микробиома человека названных факторов:

• 1.    Отличительные особенности микробиома человека в зависимости от его этнической принадлежности и региона проживания. Результаты сравнительного исследования микробиома (для примера):

  – населения таких стран, как Малави (Африка), Венесуэла (Южная Америка), ведущего, в основном, сельскохозяйственный образ жизни, и жителей городов США, свидетельствуют о наличии принципиальных различий в их метагенномном профиле (преимущественно за счет разницы потребления животного и растительного белка и др.) [8, с. 4641–4643];

  – коренных жителей Африки – народа Хадза (охотников-собирателей) и жителей Италии, выявили у них повышенную концентрацию Prevotella, Eubacterium, Oscillibacter, Sporobacter и Treponema, и низкую концентрацию – Bifidobacterium, Blautia, Dorea, Roseburia и Ruminococcus [10, с. 1106-1108].

• 2.    Влияние возрастных изменений на микробиом человека:

  – микробиомы детей и взрослых имеют отличия (первый – содержит высокую концентрацию генов биосинтеза фолиевой кислоты; во втором преобладают гены ферментов, участвующих в ее расщеплении; по мере взросления биосинтез кобаламина, биотина и тиамина увеличивается;

• 3.    Гендерные различия микробиома человека:

  – микробиота влагалища содержит: Lactobacillus, стафилококки, энтеробактерии; наличие Entero-bacteriaceae и Staphylococcus снижает шансы наступления беременности; уменьшение разнообразия микробиоты влагалища увеличивает вероятность рождения здорового ребенка [13, с. 289–290];

  – в уретральной флоре у мужчин преобладают: Staphylococcus, Corynebacterium, Lactobacillus; имеются различия в составе микробиома у обрезанных и необрезанных мужчин; содержание Lactobacillus коррелирует с числом жизнеспособных сперматозоидов [9, с. 99–100].

• 4.    Зависимость состава микробиома от физических нагрузок, диеты и др.: длительные повышенные физические нагрузки (в быту, на работе, в ходе спортивных занятий и т.п.); утомляемость, отсутствие соизмеримого отдыха; нарушение режима питания и «злоупотребление» низкопитательными диетами; наличие продолжительной стрессовой ситуации, могут повлечь негативные изменения микробиома и привести к трансформации сапрофитирующих кокков, комменсальной флоры в патогенную, что является предпосылками развития различных заболеваний, в т.ч. заболеваний кожи [11, с. 1107–1109].

в микробиоте взрослого человека преобладают Bacteroidetes и Firmicutes при низкой концентрации Actinobacteria и Proteobacteria; в детском микробиоме соотношение микроорганизмов обратное) [12, с. 427–429];

– с возрастом: понижается содержание бифидобактерий (у взрослого человека содержится 45 видов рода Bifidobacterium, а в пожилом возрасте встречается лишь один - Bifidobacterium adolescentis); увеличивается концентрация лактобацилл и колиформных бактерий [8, с. 4641– 4643];

Примером влияния на микробиом факторов окружающей среды могут служить его циркадные изменения (микробиом по своему составу и функциям подвержен довольно значительным суточным колебаниям, которые оказывают существенное влияние на устойчивость метаболического гомеостаза человека). Предпосылкой для проведения указанных исследований послужило доказанное современной наукой обстоятельство о том, что жизнь на Земле в значительной мере зависит от циркадных изменений, вызванных процессом вращения планеты вокруг своей оси (жизненные формы адаптировали свою физиологию к суточным изменениям геофизических параметров) [7, с. 999–1001].

Результаты .

Результаты настоящего исследования позволяют конкретизировать понятие базового микробиома человека – микробиома потенциально (относительно) здорового человека, а также учесть, конкретизировать и систематизировать степень влияния на него различных факторов: внутренних, внешних, окружающей среды (как являющихся «непреодолимой силой» – наличием естественной среды обитания и окружающей обстановкой, не зависящей от конкретного человека, так и являющихся осознанным выбором определенного человека – работа, образ и темп жизни, диета, спорт, увлечения и др.). Наряду с понятием «микробиома здорового человека», определено понятие «микробиома человека, страдающего заболеваниями и патологиями», который, кроме базовых индивидуализирующих черт, добавляет к микробиому сугубо индивидуальные (конфиденциальные) особенности, поз- воляющие реализовать более достоверную и обоснованную идентификацию человека.

Заключение .

Таким образом, систематизация указанных знаний и формирование на их основе новой потенциальной биометрической технологии распознавания личности в интересах отечественной криминалистической науки и практики, уголовного судопроизводства в общем, позволит более эффективно реализовать цели и задачи криминалистических идентификации и диагностики, чем существенно облегчить процессы установления личности подозреваемого и раскрытия преступления в целом.