Согласно результатам исследования, опубликованного в Nature Microbiology 18 августа 2022 г., некоторые виды бактерий микробиома кишечника взаимодействуют между собой и помогают сбалансировать уровень холестерина, получаемого из пищи, синтезируя соединение, которое играет важную роль в здоровье человека.
Холестерин необходим животным в достаточных количествах для синтеза желчи в печени, витамина D и гормонов, а также для построения клеточных мембран. Тем не менее избыточное количество холестерина может откладываться в артериях и облитерировать их, что вызывает ишемическую болезнь сердца и инсульты.
Это исследование является одним из первых, в котором удалось выявить виды кишечных бактерий, которые превращают холестерин из продуктов животного происхождения в сульфат холестерина. Согласно предварительным результатам, сульфат холестерина играет роль сигнальной молекулы во множестве биологических путей, в том числе связанных со здоровьем и развитием новорожденных и регуляцией функции иммунных клеток и пищеварения.
Исследование также показало, что микроорганизмы Bacteroides из микробиома кишечника мышей помогают регулировать уровень холестерина в крови. Колонизация кишечника Bacteroides в младенчестве крайне важна для правильного развития младенцев и здоровья человека на протяжении всей жизни.
Элизабет Джонсон, доцент кафедры молекулярного питания в Колледже сельского хозяйства и наук о жизни Корнеллского университета, заявляет, что исследование позволяет задуматься о том, , способен ли микробиом в целом или же определенные бактерии выводить избыток молекул холестерина из кровотока. Соавторы данного исследования («Как взаимодействует холестерин пищи с микробиомом кишечника мыши и человека» — ) — постдок Генри Лии и аспирант Мин-Тинг Ли — также из лаборатории Джонсон.
Полученные результаты могут стать основой новых методов лечения, которые заменят многомиллиардную фармацевтическую промышленность, производящую препараты для снижения уровня холестерина. В перечень потенциальных методов лечения могут входить специальные диеты, пробиотики или новые препараты на основе соединений, которые синтезируют эти бактерии, и все это может уменьшить те побочные эффекты, которые сопровождают прием современных гиполипидемических лекарств.
Хотя сульфат холестерина легко синтезируется тканями человека, в ходе данного исследования удалось впервые показать, что кишечный микробиом также может вырабатывать сульфат холестерина. Это открытие стало возможным благодаря новому методу, разработанному в лаборатории Джонсон — биоортогональной спектрометрии меченых последовательностей (от англ. bio-orthogonal labelling sort sequence spectrometry, BOSSS), который был применен для мечения молекул холестерина пищи (красное свечение) и отслеживания того, какие бактерии взаимодействуют с ним — эти бактерии тоже подсвечивались красным. Методика использовалась для секвенирования ДНК этих бактерий для определения их вида.
Джонсон заявляет, что благодаря технологии BOSSS удалось проследить, какие микробы способны утилизировать холестерин. А затем авторы выяснили, какие молекулы образуются, когда эти бактерии взаимодействуют с холестерином.
Они обнаружили, что Bacteroides производят сульфат холестерина. Далее исследователи ввели стерильным мышам генномодифицированных Bacteroides, у которых отсутствовал фермент, необходимый для превращения холестерина в сульфат холестерина. Эксперимент показал, что такой кишечный микробиом у мышей оказался не способен синтезировать сульфат холестерина, в то время как микробиом стерильных мышей, содержащий нормальных Bacteroides, синтезировал данное соединение.
Джонсон полагает, что это исследование чрезвычайно актуально относительно всех этапов жизни человека. В случае с новорожденными, продолжает Джонсон, необходимо помнить о том, как липиды пищи (включая холестерин) важны для образования молекул, синтез которых опосредован микробиомом и влияет развитие и здоровье человека на протяжении всей жизни.
Микрофотография показывает кишечные микроорганизмы, использующие холестерин для собственного обмена веществ (красного цвета), а также не взаимодействующие между собой микроорганизмы (синего цвета)
В то время как большая часть холестерина вырабатывается печенью, около одной пятой поступает из продуктов животного происхождения. Полученные данные важны для надлежащего обеспечения грудного вскармливания новорожденных, а также для дальнейших разработок детских смесей, не содержащих холестерина (к примеру, продуктов на основе сои), и изучения вопроса о том, содержат ли они полный спектр необходимых питательных веществ для младенцев.
Присутствие насыщенных жирных кислот и их транс-изомеров (трансжиров) в рационе взрослого человека — причина синтеза избыточного количества холестерина печенью, который затем может накапливаться в артериях в виде атеросклеротических бляшек.
По словам Джонсон, если рассуждать о метаболизме холестерина и здоровье сердечно-сосудистой системы, то необходимо помнить о роли микробиома в модуляции уровня холестерина или других форм липидов.
Исследователи из лаборатории Джонсон начали изучать, для правильного функционирования каких биологических путей необходим сульфат холестерина.
Исследование финансировалось Национальным институтом здравоохранения. Центр геномики Центра биотехнологических ресурсов Корнельского института биотехнологии оказал содействие с экспериментами по секвенированию.
