Раскрытие метаболических секретов микробиома

Количество бактериальных клеток, живущих в нашем теле и на нём, превышает количество наших собственных клеток в десять раз. Однако идентичность всех этих микробов и характер наших отношений с ними остаются не до конца ясными. Исследователи, сообщающие в майском выпуске Cell Metabolism, получили новые доказательства метаболического влияния этих микробов на мышей, в частности на их толстую кишку.

"Мы указываем на один относительно распространённый метаболит в толстой кишке, который оказывает глубокое воздействие — он делает многое для поддержания бесперебойной работы", — сказал Скотт Балтман из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл. И, по его словам, этот единственный метаболит, известный как бутират, наверняка не уникален. Это лишь один пример сложных взаимодействий между млекопитающими и их микробными обитателями среди множества других, которые ещё предстоит определить.

Уже были намёки на то, что микробиом оказывает значительное влияние на метаболизм. Например, более ранние исследования показали, что "стерильным" мышам приходится потреблять на 10–30% больше пищи для поддержания массы тела по сравнению с нормальными мышами. Группа Балтмана хотела внимательнее изучить, в какой части тела эти метаболические эффекты могут быть наиболее важными.

Они предположили, что эти влияния могут быть сильнее в толстой кишке по сравнению с другими тканями, поскольку именно там микробы представлены в наибольшем количестве. Действительно, они обнаружили именно это.

Эти эффекты объясняются тем, что клетки, известные как колоноциты, буквально используют производимый бактериями бутират в качестве своего основного источника энергии вместо глюкозы, которую сжигают другие типы клеток. Колоноциты, взятые у стерильных мышей, находятся в состоянии энергетического дефицита, демонстрируя более низкие уровни важных метаболических ферментов и молекулярной энергетической "валюты", известной как АТФ. Эти клетки выживают в таких условиях, переваривая некоторые из своих собственных компонентов в процессе, известном как аутофагия.

Исследователи сообщают, что добавление бутирата к стерильным колоноцитам устраняло их энергетический дефицит и предотвращало аутофагию.

Эти выводы появляются в важное время, когда предпринимаются усилия по секвенированию геномов каждого микроба, представленного в микробиоме человека. "Как бы ни был важен проект "Микробиом человека", это действительно лишь отправная точка", — сказал Балтман. "Списка "запчастей" бактериальных генов будет недостаточно. Нам нужно будет знать о метаболитах, которые они производят, и их влиянии на энергию, иммунную систему" и другие функции.

Новое понимание важной роли бутирата также может иметь диетические и клинические последствия, говорят исследователи.

"Диетические факторы, известные как пребиотики, способствуют росту определённых бактерий за счёт других и имеют значение для здоровья человека и болезней", — написали они. "По мере того как наш рацион сместился от клетчатки и других сложных углеводов в сторону обработанных простых углеводов, заболеваемость колоректальным раком и воспалительными заболеваниями кишечника, такими как язвенный колит и болезнь Крона, увеличилась. Возможно, повышение уровня бутирата в просвете кишки и в колоноцитах может помочь обратить эту тенденцию вспять. Фактически, терапия бутиратовыми клизмами показала способность уменьшать воспаление, связанное с колитом, в моделях на мышах и в клинических испытаниях на людях".