Определены кишечные бактерии, регулирующие холестерин
Некоторые виды бактерий в кишечнике взаимодействуют с пищевым холестерином и помогают балансировать его уровень, используя его для создания молекулы, играющей важную роль в здоровье человека. Об этом говорится в исследовании, опубликованном 18 августа в Nature Microbiology.
Холестерин необходим животным для производства желчи в печени, витамина D и гормонов, а также для построения здоровых клеточных стенок. Однако его избыток может накапливаться, закупоривать артерии и вызывать сердечные приступы и инсульты.
Это одно из первых исследований, идентифицирующих виды кишечных бактерий, которые превращают холестерин из пищи животного происхождения в молекулу холестерин сульфат. Хотя необходимы дальнейшие исследования, первые данные показывают, что холестерин сульфат действует как сигнальная молекула для множества биологических путей, включая те, что связаны со здоровьем и развитием младенцев, регуляцией иммунных клеток и пищеварением.
Исследование также показало, что у мышей подгруппа бактерий Bacteroides помогает регулировать уровень холестерина в крови. Стимулирование Bacteroides в раннем возрасте имеет значение для правильного развития младенцев и здоровья на протяжении всей жизни.
«Это открывает двери для размышлений о том, может ли микробиом или специфические микробы удалять холестерин из кровотока», — сказала Элизабет Джонсон, доцент молекулярного питания. Генри Ле, постдок, и Мин-Тинг Ли, аспирант, оба из лаборатории Джонсон, являются соавторами исследования «Characterization of Interactions of Dietary Cholesterol with the Murine and Human Gut Microbiome».
Результаты могут привести к новым методам лечения, которые заменят многомиллиардную индустрию препаратов для снижения холестерина. Потенциальные методы могут включать целевые диеты, пробиотики или новые лекарства, полученные из молекул, которые производят эти бактерии, — всё это может уменьшить множество побочных эффектов, связанных с текущими препаратами.
Хотя холестерин сульфат легко производится в тканях человека, это исследование впервые показывает, что кишечный микробиом также может его производить. Это открытие стало возможным благодаря новому методу, разработанному в лаборатории Джонсон, — BOSSS (bio-orthogonal labeling sort sequence spectrometry). Он использовался для маркировки пищевого холестерина красной флуоресценцией и отслеживания того, какие бактерии с ним взаимодействуют (они светятся красным). Затем система использовалась для секвенирования ДНК этих бактерий с целью идентификации вида.
«С помощью технологии BOSSS мы смогли отследить, какие микробы воздействуют на холестерин, — сказала Джонсон. — Затем мы также использовали подход из химии, чтобы узнать, какие молекулы образуются, когда [эти бактерии] взаимодействуют с холестерином».
Они обнаружили, что Bacteroides производят холестерин сульфат. Далее исследователи использовали стерильных мышей, заселенных генетически модифицированными Bacteroides, у которых отсутствовал фермент, необходимый для превращения холестерина в холестерин сульфат. Эксперимент показал, что микробиом кишечника этих мышей не мог производить холестерин сульфат, в то время как микробиом стерильных мышей, колонизированных нормальными Bacteroides, производил его.
«Я думаю, это исследование чрезвычайно актуально для всех этапов жизненного цикла, — сказала Джонсон. — У младенцев нам нужно думать о том, как липиды [жиры, включая холестерин] в рационе важны для создания молекул, зависящих от микробиома, которые влияют на развитие и здоровье на протяжении всей жизни».
Хотя большая часть холестерина вырабатывается печенью, около одной пятой поступает из пищи животного происхождения. Результаты имеют важное значение для понимания роли грудного молока в обеспечении правильного питания, а также для дальнейшего изучения детских смесей, не содержащих холестерин (например, на основе сои), и того, лишают ли они младенцев необходимых питательных веществ.
У взрослых насыщенные и трансжиры в рационе заставляют печень вырабатывать слишком много холестерина, который затем может накапливаться в артериях в виде бляшек.
«Когда мы думаем о метаболизме холестерина и сердечно-сосудистом здоровье, [возможно, есть способы] использовать микробиом для модуляции уровня холестерина или других соответствующих липидов», — сказала Джонсон.
Лаборатория Джонсон начала исследовать, какие биологические пути могут нуждаться в холестерин сульфате для правильного функционирования.