Исследование микробиома: знакомство с археомом

Группа ученых недавно проанализировала большой набор данных образцов микробиома кишечника человека и составила профиль присутствующих архей. Выводы были опубликованы в научном журнале Nature Microbiology. Результаты дают больше информации об археях и помогают узнать больше об их влиянии на здоровье человека.

Кратко о микробиоме

Микроорганизмы, живущие в желудочно-кишечном тракте, в совокупности называются микробиомом кишечника, и имеют сложные отношения с человеческим организмом. Они берут энергию из нашей пищи, расщепляют определенные соединения и выделяют важные метаболиты, продукты метаболизма организма. 

Микробиом человека состоит из бактерий, архей, грибов и вирусов. Подавляющее большинство исследований микробиома посвящено бактериям. В последнее время увеличилось число исследований, посвященных грибкам и вирусам в микробиоме человека, но мало известно о популяциях архей, которые в совокупности называются «археомом». Хотя археи составляют всего 1,2% микробиома кишечника, они могут оказывать важное воздействие на организм.

Изменение здорового баланса этих организмов связано с целым рядом проблем со здоровьем. К ним относятся нарушения обмена веществ, воспалительные и аутоиммунные заболевания, неврологические заболевания и рак.

Новизна исследования

Ведущие авторы исследования Синтия Мария Чибани (Cynthia Maria Chibani) из Кильского университета (University of Kiel) в Германии и Александр Манхерт (Alexander Manhert) из Медицинского университета Граца (Medical University of Graz) в Австрии были удивлены, обнаружив так много новых для науки видов архей — три рода, 15 видов и 52 штамма.

«Археи обычно игнорировались и недостаточно изучались, поскольку большое количество видов архей требуют специализированных методов лизиса клеток и извлечения ДНК, а также других методологических ошибок», — объяснили они.

Что такое археи?

Археи — это одноклеточные организмы, похожие на бактерии, хотя и обладающие иными характеристиками. Они могут быть сферическими, стержнеобразными, спиральными или прямоугольными. За пределами человеческого организма археи живут в экстремальных условиях обитания. Они могут выживать при очень высоких и низких температурах, а также при высоком давлении, очень соленой и кислой среде. 

Открытие новых археи

Исследователи Соединенного Королевства и Франции собрали данные из общедоступных геномов. Их данные включали выборки людей из 24 стран с различными демографическими характеристиками. Результаты анализа показали, что наблюдаемый процент архей, присутствующих в микробиомах, составлял около 1,2%, что соответствует предыдущим исследованиям.

Команда определила, что у большинства людей имеются похожие популяции архей. Существующие виды зависят от внешних факторов, таких как география, пол, возраст и состояние здоровья. Исследователи обнаружили 1167 геномов архей. К ним относились представители отрядов Methanobacteriales (87,15%), Methanomassiliicoccales (12,43%), Methanomicrobiales (0,26%) и Halobacteriales (0,17%).

Methanobrevibacter smithii

В своей статье исследователи также предполагают, что ранее идентифицированный вид — Methanobrevibacter smithii — следует классифицировать как две ветви, одна из которых представлена ранее неописанным Candidatus Methanobrevibacter intestini. Интересно, что анализ также выявил 94 вируса, поражающих архей.

Акос Ковач (Ákos Kovács), профессор Технического университета Дании (Technical University of Denmark), заявил: «Это увлекательное исследование, которое расширяет наши знания о микроорганизмах кишечника человека за пределами наиболее изученного царства эубактерий. Хотя археи менее изучены, эти микроорганизмы, тем не менее, играют решающую роль в экосистеме, а также в здоровье человека».

Исследователи объясняют, что, поскольку данные основаны на образцах, которые были обработаны для анализа бактериального компонента микробиома, многие виды архей могли отсутствовать в их анализе. Для этих видов могут потребоваться специальные методы. Они добавляют, что анализ образцов кала может не отражать всего разнообразия видов, присутствующих в кишечнике. Это связано с тем, что некоторые археи образуют биопленки, которые прилипают к тканям и могут отсутствовать в образцах кала.

Практическая значимость работы

Ученые надеются, что разработанный каталог может послужить уникальным источником для будущих исследований. В будущем ученые могли бы, например, сравнить диких архей с таковыми у людей и животных. Они также могут исследовать, как археи взаимодействуют с бактериомом и виромом, а также как археом взаимодействует со своим человеческим хозяином.

Ученые объясняют: «Нам необходимы более целенаправленные исследования в области археома человека, а это исследование было направлено на бактерии. Следовательно, крайне важно рассмотреть особенности архей. Будущая работа должна быть сосредоточена на группах населения с традиционным образом жизни и не западной диетой, поскольку эти группы часто содержат большее разнообразие метаногенов в кишечниках. Метаногены производят метан и повышают эффективность пищеварения. Мы только начинаем понимать реальную биологию архей в желудочно-кишечном тракте — как они колонизируют кишечник, и как они взаимодействуют с бактериями, вирусами и другими членами микробиома, а также с человеком-хозяином, его клетками и осью кишечник-мозг. Так что нам предстоит исследовать много новых территорий».

Авторы другого исследования заявляют, что здоровый микробиом кишечника у ребенка формируется еще до рождения — исследование.

Перед применением советов и рекомендаций, изложенных на сайте «Medical Insider», обязательно проконсультируйтесь с врачом!

  telegram    

Учредитель сетевого издания (Medical Insider), главный редактор, автор статей.

Врач ультразвуковой диагностики в СЗЦДМ, травматолог-ортопед, г. Санкт-Петербург

E-mail для связи - [email protected]