Nature Microbiology: Клетчатка в рационе повышает сопротивляемость инфекциям

Группа бактерий под названием Enterobacteriaceae, включая Klebsiella pneumoniae, Shigella, E.coli и другие, в небольших количествах является частью микробиома здорового кишечника человека.

Но при высоком уровне — например, при усилении воспаления в организме или употреблении загрязненной пищи — эти бактерии могут вызывать болезни и заболевания. В крайних случаях избыток Enterobacteriaceae в кишечнике может быть опасен для жизни.

Исследователи использовали вычислительные подходы, включая искусственный интеллект, чтобы проанализировать состав микробиома кишечника более 12 000 человек из 45 стран мира по образцам их стула. Они обнаружили, что «сигнатура» микробиома человека может предсказать, насколько велика вероятность того, что кишечник человека будет колонизирован Enterobacteriaceae. Результаты совпадают в разных состояниях здоровья и географических регионах.

Исследователи выявили 135 видов микробов, которые обычно встречаются в кишечнике в отсутствие Enterobacteriaceae, вероятно, защищая его от инфекций.

Среди защитных видов микробов кишечника выделяется группа бактерий под названием Faecalibacterium, которые производят полезные соединения, называемые короткоцепочечными жирными кислотами, расщепляя клетчатку в продуктах, которые мы едим. Это, по-видимому, защищает от инфекций, вызываемых различными болезнетворными бактериями семейства Enterobacteriaceae.

Исследователи предполагают, что употребление в пищу большего количества клетчатки будет способствовать росту хороших бактерий и вытеснять плохие, значительно снижая риск заболевания.

В отличие от этого, прием пробиотиков, которые не изменяют непосредственно среду в кишечнике, менее вероятно повлияет на вероятность заражения Enterobacteriaceae.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Microbiology.

Наши результаты свидетельствуют о том, что то, что мы едим, потенциально очень важно для контроля вероятности заражения различными бактериями, включая E.coli и Klebsiella pneumoniae, поскольку это изменяет среду в кишечнике, делая ее более враждебной для захватчиков, — сказал доктор Александр Алмейда (на фото), исследователь с факультета ветеринарной медицины Кембриджского университета и старший автор статьи.

Он добавил:

Употребляя клетчатку в таких продуктах, как овощи, бобы и цельное зерно, мы можем обеспечить кишечные бактерии сырьем для производства короткоцепочечных жирных кислот — соединений, которые могут защитить нас от этих патогенных микроорганизмов.

Клебсиелла пневмонии может вызывать пневмонию, менингит и другие инфекции. Тревожный глобальный рост устойчивости к антибиотикам этого бактериального патогена заставил ученых искать новые способы держать его и другие подобные инфекционные бактерии под контролем.

С ростом устойчивости к антибиотикам у нас остается все меньше вариантов лечения. Лучший подход сейчас — предотвратить возникновение инфекций, и мы можем сделать это, сократив возможности этих болезнетворных бактерий процветать в нашем кишечнике, — говорит Алмейда.

Новое понимание взаимодействия микробов в кишечнике

В более ранних исследованиях, направленных на изучение взаимодействия между различными бактериями в нашем кишечнике, использовались мышиные модели. Однако некоторые из новых результатов противоречат предыдущим.

Новое исследование показало, что 172 вида микробов в кишечнике могут сосуществовать с вызывающими заболевания бактериями семейства Enterobacteriaceae. Многие из этих видов функционально схожи с жуками: им нужны те же питательные вещества, чтобы выжить. Ранее считалось, что конкуренция за ресурсы не позволит болезнетворным бактериям закрепиться в кишечнике.

Это имеет важные последствия для лечения: прием пробиотиков, которые конкурируют за те же питательные вещества с плохими бактериями, чтобы попытаться вывести их из организма, не сработает. Исследователи утверждают, что для снижения риска заражения Enterobacteriaceae будет полезнее изменить среду в кишечнике, например, с помощью диеты.

Это исследование подчеркивает важность изучения патогенов не как изолированных сущностей, а в контексте окружающего их микробиома кишечника, — говорит доктор Ци Инь, приглашенный исследователь факультета ветеринарной медицины Кембриджского университета и первый автор доклада.

Ранее ученые спроектировали электронную модель кишечника.

10.01.2025