Ученые связывают определенные кишечные бактерии со снижением риска сердечно-сосудистых заболеваний

Прочитано: 1970 раз(а)


Изменения в микробиоме кишечника связаны с рядом заболеваний, включая диабет 2 типа, ожирение и воспалительные заболевания кишечника. Теперь группа исследователей из Института Броуда Массачусетского технологического института и Гарварда совместно с Массачусетской больницей общего профиля обнаружила, что микробы в кишечнике могут также влиять на сердечно-сосудистые заболевания.

В исследовании, опубликованном в журнале Cell, команда выявила определенные виды бактерий, которые потребляют холестерин в кишечнике и могут помочь снизить уровень холестерина и риск сердечных заболеваний у людей.

Члены лаборатории Рамника Ксавьера, Metabolomics Platform Броуда, и его коллеги проанализировали метаболиты и микробные геномы более чем 1400 участников Framingham Heart Study, многолетнего проекта, посвященного факторам риска сердечно-сосудистых заболеваний.

Команда обнаружила, что бактерии под названием Oscillibacter поглощают и метаболизируют холестерин из окружающей среды, а люди с более высоким уровнем этого микроба в кишечнике имеют более низкий уровень холестерина. Они также определили механизм, который бактерии, вероятно, используют для расщепления холестерина.

Результаты показывают, что вмешательства, которые определенным образом манипулируют микробиомом, однажды могут помочь снизить уровень холестерина у людей. Полученные результаты также закладывают основу для более целенаправленных исследований того, как изменения микробиома влияют на здоровье и болезни.

«Наше исследование объединяет данные, полученные на людях, с экспериментальной проверкой, чтобы гарантировать, что мы достигнем действенного понимания механизмов, которое послужит отправной точкой для улучшения здоровья сердечно-сосудистой системы», — сказал Ксавьер, который является основным членом института, директором программы иммунологии и содиректором. программы по инфекционным заболеваниям и микробиому в Broad. Он также является профессором Гарвардской медицинской школы и Массачусетской больницы общего профиля.

Уровень холестерина

За последнее десятилетие другие исследователи обнаружили связь между составом микробиома кишечника и элементами сердечно-сосудистых заболеваний , такими как уровень триглицеридов у человека и уровень сахара в крови после еды. Но ученые не смогли выявить эти связи с помощью терапии отчасти потому, что им не хватает полного понимания метаболических путей в кишечнике.

В новом исследовании команда Броуда получила более полную и подробную картину влияния кишечных микробов на обмен веществ. Они объединили метагеномное секвенирование методом дробовика, которое анализирует всю микробную ДНК в образце, с метаболомикой, которая измеряет уровни сотен известных и тысяч неизвестных метаболитов. Они использовали эти инструменты для изучения образцов стула из исследования сердца во Фрамингеме.

«Результаты проекта подчеркивают важность высококачественных и тщательно подобранных данных о пациентах», — сказал Стражар. «Это позволило нам отметить эффекты, которые действительно малозаметны и их трудно измерить, и непосредственно следить за ними».

Этот подход выявил более 16 000 связей между микробами и особенностями метаболизма, в том числе одну, которая была особенно сильной: у людей с несколькими видами бактерий из рода Oscillibacter уровень холестерина был ниже, чем у тех, у кого бактерий не было. Исследователи обнаружили, что виды рода Oscillibacter удивительно многочисленны в кишечнике, составляя в среднем одну из каждых 100 бактерий.

Затем исследователи захотели выяснить биохимический путь, с помощью которого микробы расщепляют холестерин. Для этого им сначала нужно было вырастить организм в лаборатории. К счастью, лаборатория потратила годы на сбор бактерий из образцов стула, чтобы создать уникальную библиотеку, включающую также Oscillibacter.

После успешного выращивания бактерий команда использовала масс-спектрометрию, чтобы идентифицировать наиболее вероятные побочные продукты метаболизма холестерина в бактериях. Это позволило им определить пути, с помощью которых бактерии снижают уровень холестерина.

Они обнаружили, что бактерии превращают холестерин в промежуточные продукты, которые затем могут быть расщеплены другими бактериями и выведены из организма. Затем команда использовала модели машинного обучения, чтобы идентифицировать ферменты-кандидаты, ответственные за это биохимическое преобразование, а затем обнаружила эти ферменты и продукты распада холестерина специально у определенных Oscillibacter в лаборатории.

Команда обнаружила еще один вид кишечных бактерий, Eubacterium coprostanoligenes, который также способствует снижению уровня холестерина. Этот вид несет в себе ген, который, как ранее показали ученые, участвует в метаболизме холестерина.

В новой работе команда обнаружила, что Eubacterium может оказывать синергетический эффект с Oscillibacter на уровень холестерина. Это предполагает, что новые эксперименты по изучению комбинаций видов бактерий могут помочь пролить свет на то, как различные микробные сообщества взаимодействуют, влияя на здоровье человека.

Микробные сообщения

Подавляющее большинство генов в микробиоме кишечника человека остается неохарактеризованным, но команда уверена, что их успех в определении ферментов, метаболизирующих холестерин, прокладывает путь к открытию других подобных метаболических путей, на которые влияют кишечные микробы, и на которые можно воздействовать терапевтически.

«Существует множество клинических исследований , в которых пытаются изучить перенос фекального микробиома без особого понимания того, как микробы взаимодействуют друг с другом и с кишечником», — сказал Ли. «Надеюсь, сделав шаг назад и сосредоточившись сначала на одной конкретной ошибке или гене, мы получим систематическое понимание экологии кишечника и разработаем более эффективные терапевтические стратегии, например, нацеленные на одну или несколько ошибок».

«Из-за большого количества генов с неизвестной функцией в микробиоме кишечника существуют пробелы в нашей способности прогнозировать метаболические функции», — добавил Ли.

«Наша работа подчеркивает возможность того, что кишечные микробы могут модифицировать дополнительные пути метаболизма стеринов. Потенциально предстоит сделать много новых открытий, которые приблизят нас к механистическому пониманию того, как микробы взаимодействуют с хозяином».

Кишечные бактерии малыша предсказывают, будет ли он иметь избыточный вес



Новости партнеров