Группа крови определяет состав микробиома

Исследователи из Кильского университета (Kiel University) изучили возможное влияние генетики, то есть индивидуальной генетической информации человека, на состав микробиома. С этой целью ученые провели крупномасштабное исследование генома с данными почти 9000 участников в поисках связей между генетикой и колонизирующими микроорганизмами. Среди прочего, исследовательская группа во главе с профессором Андре Франке (Andre Franke) обнаружили ранее неизвестную связь между генетическими вариациями, ответственными за группу крови, и частотой определенных типов бактерий. Исследователи опубликовали свои результаты научной работы в журнале Nature Genetics.

Актуальность вопроса

В течение нескольких лет ученые всего мира изучали, в какой степени микроорганизмы, живущие в человеческом организме и на нем, влияют на основные жизненные процессы и, следовательно, на здоровье и болезни. 

На сегодняшний день считается, что существует связь между совокупностью микробной колонизации в организме человека, называемой микробиомом, и развитием заболеваний. В частности, предполагается, что хроническое воспалительное заболевание кишечника тесно связано с составом и балансом кишечного микробиома. Однако причинно-следственная связь между микробиомом и развитием заболевания и определяющие факторы состава микробиома у индивида до сих пор во многом остаются необъяснимыми.

Материалы и методы исследования

Новая публикация основана на результатах небольшого исследования, в котором описаны первые признаки влияния генетических вариаций на микробиом кишечника. В настоящее время ученым удалось проанализировать образцы кишечного микробиома из трех мест Германии — в основном Киля, Аугсбурга и Грайфсвальда — и, таким образом, провести крупнейшее так называемое общегеномное ассоциативное исследование. 

Результаты научной работы

В процессе работы исследовательская группа обнаружила 38 поразительных так называемых генетических локусов, т.е. физические положения отдельных генов в общей генетической информации, которые указывают на связь между индивидуальной генетикой и составом микробиома.

«Мы провели самое интересное наблюдение в контексте генетических факторов, ответственных за экспрессию антигенов группы крови у человека», — подчеркивает доктор Мальте Рюлеман (Malte Rühlemann). «Эти гены, отвечающие за систему групп крови, определяют, к какой группе крови принадлежит человек. У некоторых людей, так называемых «секреторов», эти антигены группы крови не только формируются на поверхности эритроцитов, но и высвобождаются в кишечник. Это в основном остатки сахара, которые, возможно, могут быть использованы в качестве источника энергии некоторыми бактериями группы Bacteroides, что делает их более частыми. Таким образом, данный механизм, особенно у людей с группами крови А, АВ или В, по-видимому, непосредственно способствует появлению этих бактерий в кишечнике человека», — продолжает Рюлеман.

Практическая значимость исследования

Данная корреляция потенциально имеет большое значение для здоровья, поскольку примерно у 20% населения мира, принадлежащего к группе «несекреторов», а также у людей с группой крови 0, эти сложные сахара не секретируются, что приводит к отклонению микробного состава в кишечнике. 

«Эти метаболиты, по-видимому, являются важными молекулами во взаимодействии между хозяином и различными микроорганизмами», — объясняет Рюлеман. «Предыдущие исследования могли бы показать, что люди без этого пути секреции лучше защищены от норовирусных инфекций».

Данный пример иллюстрирует влияние индивидуальной генетической изменчивости на метаболизм человека и, таким образом, может помочь определить состав микробиома. В дальнейшем исследователи попытаются лучше понять механизмы, на которых основано это взаимодействие между человеком и микроорганизмами в деталях. В более широком масштабе новые результаты Кильской исследовательской группы дают дальнейшие объяснения формирования микробиома человека в целом: помимо влияния окружающей среды и питания, генетика человеческого хозяина, по-видимому, также является центральным фактором, влияющим на бактериальную колонизацию организма. 

Таким образом, микробиом будет представлять собой нечто большее, чем случайный набор микроорганизмов, доступных в окружающей среде.

Для того, чтобы иметь возможность получить четкие причинно-следственные связи между бактериальной колонизацией организма и развитием болезни в будущем, исследователи хотят определить дополнительные факторы, которые способствуют составу и балансу кишечного микробиома. Один из подходов будет заключаться в выявлении отдельных критических видов бактерий, встречаемость и частота которых как факторов риска, так и защитных факторов, существенно влияют на микробную колонизацию организма. 

«Наш анализ обширных объемов генетических данных в рамках крупных когортных исследований предоставит клиницистам ценную информацию о точках, в которых они могут наилучшим образом вмешаться в микробиом, чтобы в будущем целенаправленно лечить заболевания, основанные на нарушенной бактериальной колонизации», — подчеркивает профессор Андре Франке. «Идентификация таких терапевтических мишеней является важным первым шагом на пути к будущему лечению, например, хронического воспаления кишечника путем специфического изменения состава микробиома».

Авторы другого исследования заявляют, что дисбаланс микробиома кишечника связан с клинической депрессией.