Исследователи картировали минорные микробы в толстой кишке

Они составляют менее одной сотой процента микробов, живущих в толстой кишке, но бактерии и археи, поглощающие водород в кишечнике, фундаментальны для его здоровья. В новом исследовании учёные впервые изучили эти "гидрогенотрофные" микробы, картировав их локализацию и распространённость в разных отделах нижнего кишечника.

Результаты опубликованы в International Society for Microbial Ecology Journal.

Это первое исследование, отобравшее образцы этих — или любых других — микробов в конкретных участках толстой кишки, заявил профессор Иллинойсского университета Рекс Гаскинс. Эти организмы особенно труднодоступны, так как обитают в толстом защитном слое слизи, выстилающей кишку. Предыдущие работы изучали только микробы, выделяемые со стулом.

Это также первое исследование, сравнившее разнообразие и численность микробов толстой кишки у множества (в данном случае 25) здоровых людей.

Учёным десятилетиями известно, что различные микробы в толстой кишке совместно ферментируют непереваренную пищу и утилизируют побочные продукты ферментации.

Нарушения экосистемы толстой кишки могут иметь серьёзные последствия для здоровья. Существуют свидетельства, что воспалительные заболевания кишечника (болезнь Крона и язвенный колит) возникают в ответ на микробный дисбаланс. Исследование 2006 года под руководством Гаскинса впервые показало, что сероводород — основной побочный продукт бактериальной ферментации в кишечнике — является генотоксичным (повреждает ДНК) и может вести к раку толстой кишки.

Для получения точной картины учёные проанализировали биопсии, полученные от здоровых пациентов во время рутинной колоноскопии. Они отобрали образцы из правого (восходящего) и левого (нисходящего) отделов ободочной кишки, а также прямой кишки, и искали гены, связанные с различными метаболическими путями потребления водорода.

Результаты исследования:

• У всех испытуемых обнаружены три важных класса водородопотребляющих микробов:
  • Метаногены, превращающие водород в метан.
  • Ацетогены, производящие ацетат из диоксида углерода и водорода.
  • Сульфатредуцирующие бактерии (SRB), выделяющие сероводород.
• Метаногены составляли около половины микробов в каждом регионе кишки и становились более многочисленными по направлению к прямой кишке.
• SRB, процветающие в присутствии сульфата, преобладали над ацетогенами в правой части ободочной кишки.
• Ацетогены были более многочисленны, чем SRB, в левой части ободочной и прямой кишке.

Исследователи обнаружили вариацию между отдельными пациентами, особенно в соотношении трёх классов микробов на разных участках. Команда сделала неожиданное открытие, анализируя биопсии, взятые менее чем в сантиметре друг от друга: микробное разнообразие может существовать даже в таком малом масштабе.

Это открытие значимо, потому что болезни часто возникают в очень специфичных областях кишки. Язвенный колит начинается в прямой кишке и затем распространяется "вверх по течению". При болезни Крона наблюдаются чёткие очаги поражения, и если удалить их хирургически, болезнь почти всегда рецидивирует именно с точки удаления — вероятно, из-за повторного заселения микробами.

Будущие исследования изучат роль гидрогенотрофных микробов при запорах и влияние диеты на состав и численность микробного сообщества толстой кишки.