Микробиом кишечника
Основными типами кишечной микробиоты являются Firmicutes, Bacteriodetes, Actinobacteria, Proteobacteria, Fusobacteria, Verrucomicrobia, Tenericutes и Lentisphaerae.
Среди бактерий-комменсалов, культивированных из ЖКТ, более 99,9% являются облигатными анаэробами, из которых доминирующими являются роды: Bacteroides, Bifidobacterium, Eubacterium, Lactobacillus, Clostridium, Faecalibacterium, Fusobacterium, Peptococcus, Peptostreptococcus, Ruminococcus, Streptococcus, Escherichia и Veillonella. Состав обнаруживаемых бактерий в различных отделах ЖКТ весьма вариабелен.
Увеличение плотности микроорганизмов и биологического разнообразия видов наблюдается вдоль желудочно-кишечного тракта в каудально-цервикальном направлении. Различия в составе кишечника также наблюдаются между просветом кишечника и поверхностью слизистой оболочки [1]. Bacteroides, Bifidobacterium, Streptococcus, Enterococcus, Clostridium, Lactobacillus и Ruminococcus являются преобладающими родами в просвете кишечника, в то время как Clostridium, Lactobacillus, Enterococcus и Akkermansia являются преобладающими на поверхности, связанной со слизистой оболочкой [2], - т.е. это полостная и пристеночная микробиота, соответственно (или по другому - просветная и мукозная). Микробиота, связанная со слизистой оболочкой, играет очень важную роль в поддержании гомеостаза, учитывая ее близость к кишечному эпителию и основной иммунной системе слизистой оболочки [3]. Эта микробиота может играть важную роль в поддержании клеточного гомеостаза хозяина или в запуске механизмов воспаления.
Доминирующими представителями облигатной микрофлоры являются бифидобактерии.
Группы К (участвует в синтезе факторов свертывания крови);
В1 (катализирует реакцию декарбоксилирования кетокислот, является переносчиком альдегидных групп);
В2 (переносчик электронов с НАДН);
В3 (перенос электронов к О2);
В5 (предшественник коэнзима А, участвует в обмене липидов);
В6 (переносчик аминогрупп в реакциях с участием аминокислот);
В12 (участие в синтезе дезоксирибозы и нуклеотидов);
Синтез аминокислот (аргинина, глутамина), КЦЖК (ацетат, бутират, пропионат и др.), антибиотиков
Витамин В12 получают путем микробиологического синтеза из Propionobacterium, а также Pseudomonas и смешанных структурных бактерий.
Природные штаммы пропионовокислых бактерий образуют 1,0—8,5 мг/л корриноидов, но получен мутант P. shermanii M.- 82, с помощью которого получают до 58 мг/л витамина. В семействе Propionibacteriaceae есть и другие представители, способные к высокому накоплению витаминами В12 в клетках. Это, прежде всего, Eubacterium limosum (Batyribacterium retteerii). Как продуценты витамина практический интерес имеют многие представители актиномицетов и родственных микроорганизмов. Истинный витамин В12 в значительных количествах синтезирует Nocardia rugosa. Путем мутаций и отбора получен штамм N. rugosa, накапливающий до 18 мг/л витамина В12. Активные продуценты витамина обнаружены среди представителей рода Micromonospora: M. purpureae, M. echinospora, M. halophitica, M. fusca, M. chalceae.
В некоторых сельских регионах мира общины продолжают вести традиционный образ жизни и, таким образом, потребляют диеты, напоминающие диеты наших ранних предков, которые от природы богаты клетчаткой. Например, жители сельской африканской деревни в Буркина-Фасо по-прежнему потребляют пищу с высоким содержанием клетчатки, аналогичную той, которая использовалась в ранних человеческих поселениях во время зарождения сельского хозяйства. Сравнительное исследование состава кишечной микробиоты детей Буркина-Фасо по сравнению с европейскими детьми (из Флоренции, Италия), потребляющими западную диету (возраст участников от 1 до 6 лет), показало значительно более высокое богатство и биоразнообразие кишечной микробиоты у детей из группы Буркина-Фасо [180]. Африканские дети также показали обогащение Bacteroidetes и истощение Firmicutes по сравнению с их европейскими сверстниками. Среди Bacteroidetes роды Prevotella и Xylanibacter были уникально многочисленны у африканских детей и отсутствовали у европейских детей. Эти специфические бактерии несут гены гидролиза целлюлозы и ксилана. Напротив, потенциально патогенные Enterobacteriaceae (Shigella и Escherichia) были значительно больше представлены у европейских детей по сравнению с их африканскими собратьями
Корриноиды синтезируют строго анаэробные бактерии из рода клостридий. У Clostridium tetanomorphum и Cl. Sticklandii аденозилкобаламин входит в состав ферментных систем, катализирующих специфические реакции изомеризации таких аминокислот, как глутаминовая, лизин и орнитин.
Триметиламин (ТМА) представляет собой микробный метаболит, вырабатываемый из пищевого холина, а также производного холина бетаина, лецитина и L-карнитина [238]. Красное мясо, молочные продукты, яйца и морская рыба являются богатыми источниками холина, лецитина и карнитина [240]. Кишечные микробы, которые, как известно, участвуют в производстве ТМА, включают членов семейств Deferribacteraceae, Anaeroplasmataceae, Prevotellaceae и Enterobacteraceae [240, 241, 242, 243]. Вырабатываемый микробами ТМА проникает через эпителиальные клетки кишечника, попадает в кровоток и транспортируется в печень, где превращается в уремический токсин, триметиламин-N-оксид (ТМАО), главным образом с помощью фермента флавинсодержащей монооксигеназы-3 (FMO3). [244]. Повышенные уровни ТМАО в плазме, обусловленные микробным метаболизмом липидного фосфатидилхолина, были определены как фактор риска сердечно-сосудистых заболеваний у людей