Диссертация (1154512), страница 3
Текст из файла (страница 3)
В проекте участвовало 242 здоровыхдобровольца из США; более 5000 образцов были собраны с 15 биотопов у мужчин и18 биотопов у женщин; основными из них были ротовая полость, носовая полость,поверхность кожи, содержимое толстого кишечника и вагинальная полость.Бактериальныйсоставметагеномовопределялипонуклеотиднойпоследовательности генов 16S рРНК. В результате проекта было опубликовано 190работ в рецензируемых журналах с июня 2009 года по август 2012 год и сделан рядоткрытий; установлено, что количество бактериальных белок-кодирующих геновпревосходит количество генов человека в 360 раз (The Human Microbiome Project11Consortium, 2012).Проект “MetaHIT” находится под финансированием европейской комиссии;проект нацелен на создание каталога генов микроорганизмов, обитающих вкишечнике.
В проекте учавствовало 124 индивидуума из Дании и Испании.Участники проекта были разбиты на три категории: здоровые люди, люди сизбыточным вестом и люди, страдающие болезнью раздражённого кишечника. Врезультате был сделан вывод, что до 90% всех бактерий в дистальном отделекишечника относятся к типам Bacteroidetes и Firmicutes. было идентифицировано1244 метагеномных кластера, играющих критическую роль в поддержании здоровогокишечника.
У людей с воспалённым кишечником наблюдалось снижениеразнообразия бактерий в кишечнике и, соответственно, количество бактериальныхгенов в кишечнике было на 25% ниже, чем у здоровых людей (Dusko et al, 2010; Din,2014).Немаловажный вклад внесло китайское исследование, целью которого былоизучение состава кишечной микробиоты людей, больных диабетом 2 типа. Висследовании принимали участие 345 индивидуумов из Китая. В результате былоидентифицировано 60 000 маркеров, ассоциированных с диабетом 2 типа. У больныхдиабетом 2 типа наблюдались умеренный дисбиоз кишечника, снижение количествабутират-продуцирующих бактерий и повышение количества условно-патогеннойфлоры (Qin et al. 2012).Сегодня исследовано более 2000 микробиомов, что принесло пониманиеэкологии кишечника: микробиом человека содержит 5 миллионов генов, такимобразом превосходя количество генов организма хозяина на два порядка (HumanMicrobiome Project Consortium, 2012).
В 2011 году была введена новаяклассификация микробиомов у людей, называемая энтеротипом (Arumugam et al.,2011). Энтеротип человека не столько зависит от возраста, пола, веса тела илинациональности человека, насколько от его преобладающего типа питания.12Энтеротип№1характеризуетсяпреобладаниембактерийродаBacteroides.Энтеротипу №2 свойственно наличие несколько видов Bacteroides, но преобладаетрод Prevotella, и энтеротип №3 характеризуется преобладанием бактерий родаRuminococcus. Однако с появлением новых работ по изучению микробиома людей изразных местобитаний делаются новые открытия; например, в работе (Tyakht et al.,2013) по изучению метагеномов 96 здоровых российских людей, были описанымикробиомы, в которых преобладают виды, относящие к типам Firmicutes иActinobacteria, а бактерии рода Bacteroides слабо представлены.
При этом стоитотметить, что до 80% секвенированных метагеномов в настоящий момент не можетбыть отнесено к какому-либо виду. До 50% семейств генов из микробиомовостаются функционально неохарактеризованными; даже у хорошо изученнойEscherichia coli K12 для 18% генов функции не известны (Karp et al., 2007).1.1.3Взаимодействие кишечной микробиоты с организмом хозяинаМикробиота в кишечнике синтезирует короткоцепочечные жирные кислоты,(Macfarlane et al., 2008), витамины К и B (Leblanc et al., 2013), линолевую кислоту(Mcintosh et al., 2009), нейротрансмиттеры (Dinan et al., 2015), участвуют в гидролизежиров (Hooper et al., 2001a), расщеплении полифенолов (Marín et al., 2015), оксалатов(Hoppe et al., 2005).Большоезначениеимеетсинтезантимикробныхбелковкишечноймикробиотой в тонком кишечнике, что защищает организм хозяина от патогенов(Hooper, 2009; Salzman, 2007).Нарушение в составе микробиоты кишечника - дисбиоз - установлено дляряда заболеваний: воспалительных заболеваний кишечника, аллергии, диабета 1 и 2типа, аутизма, рака, ожирения и т.д.Влияние кишечной микробиоты на ожирение, например, показано в работе(Ridaura et al., 2013), где кишечная микробиота худой и толстой мышей из пары13близнецов была пересажена стерильным худым мышам линии C57BL/6J.
Впоследствии только мыши, которым была пересажена микробиота толстогоблизнеца, стали толстыми.Кишечная микробиота играет важную роль в формировании врождённого иприобретённого иммунитетов у человека (Smith et al., 2007).В последние годы интенсивно изучается влияние микробиоты кишечника наформирование и функционирование нервной системы (Galland, 2014) и её связь сразными психическими нарушениями (табл.2).
В этих исследованиях использовалисьразные подходы, вот основные направления:1- Изучение поведения стерильных (GF) и беспатогенных (SPF) мышей (Nishino et al.,2013) в сравнении с обычными животными. Опыты по сравнению поведенческих,биохимических, морфологических и других различий между стерильными илибеспатогенными и нормальными мышами показали, что стадия колонизациикишечника микробиотой необходима для развития и созревания энтеральной ицентральной нервных систем мыши (Barbara et al., 2005; Stilling et al., 2014). Уискусственно полученных стерильных GF-мышей был выявлен ряд биохимических,морфологических и поведенческих изменений по сравнению с контрольнымимышами, а именно: уровень метаболизма нейротансмиттеров в энтеральной ицентральной нервных систем был иным (Clarke et al., 2013; Diaz et al., 2011);сенсомоторные изменения в работе кишечника, которые проявлялись в замедленнойвыработке желудочного сока и перистальтики кишечника (Abrams et al., 1967; Iwai etal., 1973); увеличенная в размерах слепая кишка; нейромышечные нарушенияприводили к снижению уровня экспрессии генов, кодирующих ключевые ферментысинтеза и транспорта нейротрансмиттеров, а также мышечных сократительныхбелков (Hooper et al., 2001b); симптомы тревожности в поведенческих тестах (Rao etal., 2009), а также повышенный ответ на стресс и повышение уровня кортизола иадренокортикотропных гормонов в крови (Messaoudi et al., 2011); нарушение памяти14предположительно в связи с изменением уровня экспрессии нейротрофическогофактора головного мозга (Gareau et al., 2011); нарушения восстанавливались припересадке мышам микрофлоры обычных здоровых мышей.2- Изучение микробиоты людей, страдающих заболеваниями нервной системы.Сравнение состава кишечной микрофлоры людей, страдающих заболеванияминервной системы с микрофлорой здоровых людей выявляет изменения, которыевыражаются в увеличении количества одних групп бактерий и снижении количестводругих (табл.2).
Эта связь, известная как ось-кишечник-мозг, осуществляется черезэнтеральную нервную систему и блуждающий нерв (Bravo et al., 2011).Осьюкишечник-мозг называют биохимическую коммуникацию, которая осуществляетсямежду кишечником и центральной нервной системой, важную роль в которой играеткишечная микробиота (Dinan et al., 2013).3- Изучениедействияпробиотическихбактерий-психобиотиковнаповедениеживотных и людей (табл.3).
Приём определённых штаммов пробиотиков животнымии людьми приводил к ряду положительных изменений в их состоянии (см. разделлактобациллы и бифидобактерии – пробиотики и психобиотики).4- Использование моделей заражения или инфицирования животных для выявлениясоответствующих изменений в их поведении (Gareau et al., 2011). Введениеразличных патогенных организмов мышам проявляется, прежде всего, в развитии уних тревожноподобного поведения (Lyte et al., 1998), например, при инфицированиимышей Campylobacter jejuni у животных развилось тревожное состояние всего черезнесколько часов после инфицирования, что исключает связь с индуцированнымцитокинами иммунным ответом (Lyte et al., 1998; Goehler et al., 2008).15Таблица 2.
Изменения состава кишечной микробиоты при заболеванияхнервной системы.Физиологмческоесостояние/заболеваниеСтрессТревожностьАутизмДепрессияКогнитивныенарушенияНарушенияпамятиРассеянныйсклерозИзменения в составе кишечноймикробиоты↑ Bacteroides↓ Bifidobacteriumи Lactobacillus↓ Lactobacillus,Shigella spp. и Campylobacter spp.↓ Lactobacillus и Bifidobacterium↑ aerobic bacteria↓ Lactobacillus↑ Odoribacter, Alistipes, Coriobacteriaceae↓Barnesiella, Prevotella, Alistipes↑ Bacteroides, Enterococcus,Erysipelotrichaceae, Mycoplasma↑ Actinobacteria и Lactobacilli,↓ c-ProteobacteriaиBacteroidetes↓ Lactobacillus↑Firmicutes (OscillispiraиRuminococcus),↓Bacteroides↑ Clostridium histolyticum↑ Bacteroidetes↓виды Bifidobacteria и ↑Lactobacillus↓виды Bifidobacterium↓ Bacteroidetes,↑ Betaproteobactera↑ Sutterella species↑ Clostridium↑ Clostridium, Bacteroides, Prophyromonas,Prevotella, Pseudomonas, Aeromonas,Enterobacteria;↓ Lactobacillus, Enterococcus,Streptococcus, Lactococcus, Staphylococcus↓ Prevotella, Coprococcus, Veillonellacea↑ Bacteroidales, Lachnospiraceae,Oscillibacter и Alistipes↑Veillonellaceae,Alcaligenaceae,Porphyromonadaceae,EnterobacteriaceaeссылкиMoore et al.,1978Smirnov and Lizko,1987Gareau et al.,2007Suzuki et al.,1983Schaedler, Dubos 1962Bendtsen et al.,2012Zhao et al.,2013Bercik et al.,2011Verdu et al.,2006Jørgensen et al.,2014Parracho et al.,2005Finegold et al.,2010Adams et al.,2011Wang et al.,2011Williams et al.,2011Williamset al.,2012;Wang et al.,2013Finegold et al., 2002De Angelis et al., 2013Kang et al.,2013Naseribafroueiet al.,2014Bajaj et al., 2012↓ Bacteroides,↑ FirmicutesJørgensen et al., 2014↓ Butyricimonas↓ Lachnospiraceae(Firmicutes)Jhangi et al., 201416Таблица 3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
