Помимо громадного разнообразия бактерий, в кишечнике человека обитает около 142 809 видов вирусов - бактериофагов.

Подробнее...

Британские генетики сообщили о завершении масштабного исследования по изучению вирусного разнообразия кишечного микробиома человека. Результатом работы стала идентификация около 140 тысяч видов вирусов, обитающих в кишечнике, более половины из которых никогда ранее не наблюдали. Статья опубликована в журнале Cell.

Кластер бактериофагиЧеловеческий кишечник представляет собой невероятно разнообразную биологическую среду. Помимо бактерий, там обитают десятки тысяч вирусов, называемых бактериофагами, которые могут инфицировать бактерии. Известно, что дисбаланс в микробиоме кишечника часто приводит к развитию воспалительных заболеваний кишечника, аллергии и ожирения, но относительно мало известно о том, как влияют на здоровье человека бактериофаги.

Исследование, проведенное Институтом Сенгера и Европейским институтом биоинформатики (EMBL-EBI), включало анализ более 28 тысяч образцов кишечного микробиома, собранных у людей в разных частях мира.

Используя метод метагеномики — секвенирования ДНК смешанного сообщества организмов, авторы идентифицировали и каталогизировали 142 809 видов вирусов, более половины из которых никогда ранее не встречали. Количество и разнообразие вирусов поразило исследователей.

"Важно помнить, что не все вирусы вредны. Они представляют собой неотъемлемый компонент экосистемы кишечника, — приводятся в пресс-релизе Института Сенгера слова одного из авторов исследования доктора Александра Алмейда (Alexandre Almeida). — Удивительно видеть, как много неизвестных видов обитает в нашем кишечнике, и интересно выяснить связь между ними и здоровьем человека".

Авторы отмечают, что большинство выявленных вирусов не опасны для человека, так как имеют ДНК в качестве своего генетического материала и отличаются от опасных РНК-вирусов, таких как SARS-CoV-2 или вирус Зика. Как доказательство — все образцы были получены от здоровых людей, не имеющих каких-либо конкретных заболеваний.

Среди десятков тысяч выявленных вирусов была идентифицирована новая клада — группа вирусов, у которых, как считается, есть общий предок, — которую авторы назвали губафагом. Это клада оказалась второй по распространенности в кишечнике человека после бактериофага crAssphage, обнаруженного в 2014 году.

Результаты исследования легли в основу базы данных кишечных фагов GPD, которая, по мнению ученых, станет бесценным ресурсом для тех, кто изучает бактериофаги и роль, которую они играют в регулировании здоровья человека.

"Исследования бактериофагов в настоящее время переживает возрождение. Этот высококачественный крупномасштабный каталог вирусов кишечника человека появился в нужное время, чтобы послужить фундаментом для будущих исследованиях вирома", — говорит руководитель исследования доктор Тревор Лоули (Trevor Lawley).

Авторы отмечают, что главной особенностью их работы было обеспечение высочайшего качества реконструированных вирусных геномов. Строгий контроль качества в сочетании с подходом машинного обучения впервые позволил получить полные вирусные геномы, которые, по мнению ученых, станут основой для разработки новых методов лечения с помощью противомикробных бактериофаговых препаратов.

Источник: РИА Новости

Необычные эксперименты на мышах помогли биологам подтвердить, что диарея является средством очистки организма от токсинов и патогенов, и раскрыть молекулярные механизмы ее развития, говорится в статье, опубликованной в журнале Cell Host & Microbe.

Бактериальная инфекция"Гипотеза о том, что диарея очищает кишечник от патогенов, вызывает споры среди ученых уже на протяжении нескольких столетий. Мы до сих пор крайне плохо понимаем то, как она влияет на ход кишечных инфекций. Мы попытались найти ответ на этот вопрос, наблюдая за тем, будут ли патогены медленнее выводиться из организма при ее блокировке", — рассказывает Джерролд Тернер (Jerrold Turner) из Гарвардского университета (США).

Для ответа на этот вопрос Тернер и его коллеги приобрели небольшую популяцию мышей, которых они кормили продуктами, зараженными спорами Citrobacter rodentium – микроба, вызывающего воспаление эпителия и другие эффекты, похожие на дизентерию и другие инфекции кишечника у человека.

Заразив грызунов спорами бактерий, ученые наблюдали за развитием инфекции и отмечали все изменения в работе их кишечника до и после развития диареи и воспаления его тканей, вызванных токсинами микроба, которые тот использует для ослабления стенок кишечника.

Эти наблюдения показали, что кишечник мышей начинает реагировать на заражение еще до начала воспаления и повреждения клеток, выделяя два типа белков  — клаудин-2 и интерлейкин-22. Комбинация этих молекул, как показали опыты ученых, и является причиной развития диареи.

В частности, клаудин-2 заставляет эпителий не поглощать воду из перевариваемой пищи и выделять ее назад в кишечник в больших количествах. Это или просто смывает микробов, или мешает им нормально размножаться. В свою очередь, интерлейкин-22 заставляет клетки выделять еще больше клаудина-2, что усиливает эту реакцию и приводит к тем последствиям, которые характерны для любых вспышек проблем с желудком и кишечником.

Открыв подобную взаимосвязь, ученые проверили, что произойдет, если отключить гены, отвечающие за сборку молекул этих белков. Это действие предотвратило развитие диареи, но при этом мыши начали гораздо тяжелее справляться с инфекцией и терять больше массы при заражении Citrobacter rodentium. В свою очередь, усиление работы интерлейкина-22 или клаудина-2 приводило к обратным последствиям – такие мыши гораздо быстрее справлялись с инфекцией, чем их "обычные" сородичи или грызуны с удаленными генами.

Подобные результаты, как считают авторы статьи, разрешают многовековые споры о пользе диареи и показывают, что она действительно помогает организму быстрее справляться с инфекциями и попаданием токсинов в кишечник.

Ученые выяснили, почему бурые медведи, набирая перед спячкой дополнительный вес, не страдают от нарушений обмена веществ, как это бывает с располневшими людьми. Оказалось, что от ожирения медведей спасает кишечная микрофлора.

Бурый медведьК такому выводу пришли шведские специалисты из Университета Гетеборга, чья статья опубликована в журнале Cell Reports.

Как известно, ожирение у людей может спровоцировать различные метаболические заболевания, например, диабет II типа. Бурым медведям, которые впадают в спячку, приходится каждый год быстро набирать большие запасы жира, но их здоровье от этого не страдает. Авторы работы решили выяснить, в чем заключается «секрет» мишек.

В ходе работы ученые собирали экскременты медведей на протяжении всего сезона - как в разгар лета, как и осенью, когда те готовились войти в спячку. Анализ бактериальной ДНК, содержащейся в пробах, показал, что при подготовке к спячке кишечная микрофлора медведей резко меняется: общее разнообразие микроорганизмов падает, а вместо Firmicutes и Actinobacteria там становится больше Bacteroidetes.

Чтобы показать, что изменения в составе микрофлоры являются не следствием, а основной причиной, предотвращающей ожирение, авторы работы снабдили медвежьими бактериями стерильных лабораторных мышей. Выяснилось, что мыши, снабженные летней микрофлорой медведей, не приспособленной к резкому накоплению жира, набирали избыточный вес и демонстрировали предрасположенность к диабету.

Напротив, мыши с осенне-зимней микрофлорой медведей показывали улучшения в метаболизме глюкозы. Всё это доказывает, что кишечная микрофлора играет ключевую роль в снижении вредного влияния дополнительного жира на здоровье медведей. Ученые полагают, что открытие поможет в лечении метаболических заболеваний у людей.

Источник: infox.ru

В человеческом кишечнике обитает множество бактерий, так что, казалось бы, можно не удивляться, когда учёные обнаруживают в тамошней микрофлоре очередной новый вид. Однако Melainabacteria, описанная исследователями из Корнеллского университета и Калифорнийского университета в Беркли (оба — США), оказалась весьма необычной, поскольку близка к... сине-зелёным водорослям. 

Некоторые метаболические пути Melainabacteria, описанные на основе её генома. (Рисунок авторов работы.) И саму бактерию, и её возможную роль Рут Лей и её коллеги описывали по геному. Надеясь обнаружить новые бактерии, учёные искали в образцах остатки рибосомной РНК, которая на редкость консервативна и может служить «паспортом» для различных систематических групп. Большинство бактерий, обитающих в нашем кишечнике, распределяются по пяти типам; однако, когда авторы работы выяснили родственные связи Melainabacteria, оказалось, что это ответвление цианобактерий — древнейших организмов, которые едва ли не первые на Земле научились реакции фотосинтеза и насытили атмосферу кислородом. Правда, Melainabacteria, несмотря на свою близость к цианобактериям, фотосинтезировать не умеет. 

Сами по себе Melainabacteria биологам известны давно, у этой группы есть представители, живущие в грунтовых водах. Подробное сравнение геномов желудочно-кишечной Melainabacteria и тех, что обитают в грунтовых водах, показало, что кишечный вид действительно родствен «диким» Melainabacteria. 

Однако Melainabacteria пока не получается культивировать в лабораторных условиях, поэтому о её роли в пищеварительном процессе можно судить только по особенностям её генома. Авторы работы полагают, что эти бактерии помогают переваривать растительную клетчатку и, следовательно, должны быть особенно многочисленны у травоядных животных и людей, придерживающихся вегетарианской диеты.

Но при ферментации растительных волокон образуется много водорода, который подавляет деятельность самих Melainabacteria. Поэтому эти микробы живут, скорее всего, в содружестве с какими-нибудь товарищами, утилизирующими водород. И поэтому же, как полагают исследователи, Melainabacteria пока невозможно выращивать в лабораторной культуре.

Кроме того, учёные не исключают, что эти бактерии поставляют хозяину витамины В и К, и если это подтвердится, то у Melainabacteria, надо думать, начнётся насыщенная медицинская «карьера». 

Результаты исследования опубликованы в eLife. 

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

В нашем кишечнике живёт множество полезных бактерий, и потому перед иммунной системой при появлении патогенного чужака встаёт непростой вопрос: как отличить полезную бактерию от вредной? Причём иммунитет должен быть очень аккуратным: если он увлечётся и проявит хотя бы малейшую неразборчивость, начнётся мощная воспалительная реакция, направленная на всю микрофлору в кишечнике.

Сальмонелла проникает в человеческую клетку. (Фото NASA's Marshall Space Flight Center.)Исследователей давно занимает вопрос взаимоотношений между иммунной системой и кишечными бактериями, вредными и полезными. Главное отличие полезной бактерии от вредной в том, что первая может свободно жить в полости кишечника, а вторая стремится проникнуть внутрь клетки. Когда патоген попадает в клетку, та, разумеется, чувствует, что что-то не так, и сообщает об этом иммунитету. Часто сигналом тревоги служат чужеродные молекулы, которые клетка выставляет на мембране: иммунитет видит их и атакует поражённую клетку.

Однако в случае кишечных инфекций срабатывает ещё один механизм, который в журнале Nature описывают исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе (США). Учёные экспериментировали с сальмонеллой, которая перед проникновением в клетку впрыскивает в неё особый фермент, чтобы перестроить актиновый цитоскелет: без этого бактерия не сможет попасть внутрь. Фермент активирует некоторые из ГТФаз, а именно Rho ГТФазы. Эти белки передают сигналы, касающиеся управления актином. Затем актиновые нити в клетке разрушаются, и бактерия может начать движение в клетку.

Однако в клетке есть сенсор, чувствующий неправильную, патогенную активность ГТФаз. Этим сенсором работает белок NOD1, который через цепочку молекулярных посредников даёт знать о вторжении белку NF-kB — известнейшему транскрипционному активатору, в ведении которого среди прочего находятся гены активации иммунного ответа. NF-kB запускает синтез сигнальных молекул, активирующих иммунную систему и натравливающих её на больную клетку и поразившую её бактерию.

О роли сигнальных клеточных ГТФаз в иммунном ответе догадывались и раньше, а уж о действиях NF-kB известно с незапамятных (по научным меркам) времён. Однако собрать все элементы головоломки в единую картину до сих пор не удавалось. У группы Андреаса Боймлера это получилось благодаря тому, что учёные решили присмотреться к белку NOD1, который считался исследованным вдоль и поперёк. А ведь именно он, по сути, как раз и несёт сторожевую вахту, сравнивая обычную активность сигнальных ферментов клетки с вынужденной, патогенной. Возможно, некоторые формы предрасположенности к кишечным инфекциям могут быть связаны как раз с ослабленной активностью этого белка.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА