Разбираем мир микробиологии по кусочкам
От листовой зелени до пахучих бомб
Бактерии, обитающие в кишечнике, оказывают огромное влияние на наше здоровье и на метаболизм питательных веществ в организме. Они помогают нам переваривать сложные органические вещества в более простые компоненты. Одно из таких соединений – сероводород (H2S) – газ, имеющий особую, плохо пахнущую известность.
Помимо того, что запах тухлого яйца является весьма характерным и всем известным запахом, присутствие сероводорода в организме может оказывать на нас как благотворное, так и пагубное влияние, в зависимости от концентрации газа в кишечнике. Низкие и средние концентрации обладают антиоксидантным эффектом и способствуют работе митохондрий – клеточных органелл, вырабатывающих энергию из питательных веществ. Высокие концентрации, однако, могут вызвать воспаление в кишечнике.
Наша кишечная микробиота, состоящая из сотен видов бактерий, производит тысячи различных молекул. Давно известно, что кишечные бактерии могут производить сероводород из цистеина, аминокислоты, содержащейся в мясе, яйцах и некоторых бобовых растениях, таких как соя. Тем не менее, метаболические возможности кишечных бактерий огромны, и все еще, в значительной степени, не изучены. Хансон с коллегами предполагают, что наша кишечная микробиота может производить сероводород не только из цистеина, но и из других питательных веществ.
Примером другого питательного вещества является молекула сульфохиновоза, сахара, который близок по своему химическому строению к глюкозе, но имеет дополнительную сульфогруппу (сера с 3 атомами кислорода). Этот сахар входит в состав сульфолипидов, которые содержатся в фотосинтезирующих растениях. Такие сульфолипиды встречаются в листовых зеленых овощах, как, например, салат, шпинат, капуста и зеленый лук, где они могут составлять более 25% от общего количества липидов. Чтобы выяснить, могут ли кишечные бактерии превратить сульфохиновозу в сероводород, авторы собрали стул 8 добровольцев, добавили молекулу сульфохиновозы, и измерили количество производимого сероводорода. Результаты эксперимента показали, что только образцы с добавлением сульфохиновоза содержали сероводород.
Но какие именно бактерии присутствовали в стуле и были активны в течение эксперимента? Анализ образцов показал, что уровень активности двух бактерий Eubacterium rectale и Bilophila wadsworthia особенно выделялся: он снижался в отсутствии молекулы сульфохиновоза и увеличивался в ее присутствии.
Эти результаты побудили авторов провести дополнительные эксперименты, используя эти же виды бактерий, чтобы проанализировать их геном. Оказывается, что Eubacterium rectale производит энергию за счет ферментации молекулы сульфохиновоза. Конечный продукт ферментации DHPS (2,3-дигидроксипропан-1-сульфонат) выводится из клетки, и более не используется. Bilophila wadsworthia, в свою очередь, поглощает DHPS, извлекая из нее сульфит (SO3), и использует эту группу вместе с молекулой таурина, полученную из желчных кислот. Целью такого необычного метаболизма является производство энергии посредством анаэробного дыхания. Этот процесс производит дурно пахнущий газ H2S, выделяемый бактерией Bilophila wadsworthia.
Eubacteria rectale и Bilophila wadsworthia работают как одна команда, чтобы выработать сероводород из листовых зеленых овощей и желчи. Считается, что кишечные бактерии функционируют как одна экосистема, в которой многочисленные виды питания пересекаются между разными видами. Отходы одних бактерий становятся пищей для других. Однако, не многие статьи описывают подобный случай перекрестного питания. Это исследование представляет собой доказательство того, что разные виды организмов могут выполнять одни и те же химические реакции. Только бактерия Eubacterium rectale имеет способность преобразовывать сульфохиновоза в DHPS, и только бактерия Bilophila wadsworthia может использовать таурин и DHPS для производства сероводорода.se taurine and DHPS to produce hydrogen sulfide.
Это исследование подчеркивает роль определенных пищевых соединений в активности кишечных бактерий, и того, какое влияние они оказывают на организм человека. Стоит отметить, что успех такого сложного взаимодействия также зависит от общего состояния здоровья человека и от индивидуального состава кишечной микробиоты.
Featured image: Free image on pixabay
Tiphaine Le Roy
Перевод был сделан Марией Мартыновой
micro-bites.org 