Открытие новых видов архей, вырабатывающих метан, в кишечнике человека

Микробиологи из Медицинского университета Граца (Германия) выделили и описали ранее неизвестный вид архей, продуцирующих метан в кишечнике человека: Methanobrevibacter intestini sp. nov..

Кроме того, был выделен новый вариант вида Methanobrevibacter smithii, получивший название GRAZ-2. Таким образом, ученые сделали еще один важный шаг к пониманию взаимодействия между человеком и микробиомом. Исследование опубликовано в International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology.

Археи - это отдельный домен жизни, наряду с бактериями и эукариотами. Хотя под микроскопом они выглядят похожими на бактерии, они отличаются по многим основным параметрам: например, по клеточной мембране, метаболическим путям и генетическим характеристикам. Первоначально археи были обнаружены прежде всего в экстремальных средах, таких как горячие источники или соленые озера, но их можно встретить и в человеческом организме, особенно в кишечнике.

Археи, вырабатывающие метан, так называемые метаногены, представляют собой особенно интересную область исследований: они вырабатывают метан из простых субстратов, таких как водород и CO₂, и таким образом вносят значительный вклад в микробные метаболические процессы - например, у жвачных животных, а также в кишечнике человека. Их изучение все еще находится в зачаточном состоянии, поскольку они чрезвычайно чувствительны к кислороду и их трудно культивировать. «Наше открытие - еще один кусочек головоломки в понимании того, как функционирует микробиом человека», - объясняет руководитель исследования Кристин Мойссль-Эйхингер. «Археи долгое время оставались незамеченными», - говорит она. «Они могут играть важную роль в функционировании кишечника, метаболизме микробных газов и, возможно, даже в развитии или прогрессировании некоторых заболеваний».

Благодаря сочетанию новейших методов, включая специальное анаэробное культивирование, электронную микроскопию высокого разрешения и комплексное секвенирование ДНК, исследовательская группа смогла выделить двух особых представителей этой группы микроорганизмов из кишечника человека. Новый вид Methanobrevibacter intestini WWM1085 значительно отличается генетически и физиологически от всех ранее известных видов. Он процветает исключительно в строго анаэробных условиях, вырабатывает метан и удивительно большое количество янтарной кислоты - продукта метаболизма, который связан с воспалительными процессами в организме человека.

Второй обнаруженный штамм - разновидность Methanobrevibacter smithii, получившая название GRAZ-2, - обладает необычными свойствами: он производит муравьиную кислоту - молекулу, которая может нарушать метаболизм других обитателей кишечника. Оба открытия ясно указывают на то, что мир архей в кишечнике человека более сложен и более значим, чем предполагалось ранее, и обладает огромным потенциалом для дальнейших исследований.

Настоящее исследование вносит значительный вклад в лучшее понимание так называемого «археома» - совокупности архей, формирующих микробиом человека. Эта редко изучаемая область микрофлоры кишечника может дать важные указания на ранее не замеченные связи между микробами и здоровьем. Только путем специального выделения и культивирования таких микроорганизмов можно детально изучить их характеристики и потенциальные механизмы действия. «Мы можем проводить конкретные исследования только с помощью культивируемых штаммов», - подчеркивает Мойссль-Эйхингер. «Это необходимо для лучшего понимания роли отдельных микроорганизмов в здоровье и болезни, а в перспективе и для разработки терапевтических подходов».
Открытие Methanobrevibacter intestini и GRAZ-2 открывает новую главу в исследованиях архей, а также новые перспективы для персонализированной микробиомной медицины в будущем.