Человеческий метаболизм — это сложная сеть химических процессов, в которых участвуют не только наши клетки, но и триллионы микробов, живущих внутри нас.

Чем больше ученые узнают о молекулах, управляющих этим процессом (их называют метаболитами), тем лучше мы понимаем, как работает здоровье и откуда берутся болезни.

Метаболиты — это небольшие молекулы, которые образуются в процессе обмена веществ. Они могут быть продуктами расщепления пищи, сигналами между клетками или даже «оружием» бактерий. Например, кофеин — метаболит, который влияет на мозг, а короткоцепочечные жирные кислоты из кишечника регулируют воспаление.

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего совершили прорыв: они обнаружили сотни новых N-ацил-липидов — молекул, которые влияют на иммунитет и реакцию на стресс.

Главные результаты исследования, опубликованного в журнале Cell:

• Ученые нашли 851 уникальный N-ацил-липид в разных тканях и жидкостях организма, причем 777 из них раньше никто не описывал.
• Многие из этих молекул, скорее всего, производятся микробами в нашем кишечнике.
• Их количество и состав зависят от диеты, наличия определенных бактерий и даже от болезней, влияющих на микрофлору, например, диабета.

Метаболиты — это язык, на котором тело общается с самим собой и с нашим микробиомом, — говорит старший автор исследования Питер Доррестайн. — Изучая их, мы можем понять, как бактерии внутри нас влияют на здоровье. Это как если бы мы добавили сотни новых слов в словарь метаболизма.

Метаболизм — хрупкая система, и его сбои связывают с диабетом, раком и даже болезнями мозга. Десятилетиями ученые не могли разобраться во всех биохимических процессах, особенно в том, какую роль играет микробиом. Новые молекулы помогают заполнить эти пробелы.

Самое удивительное — насколько разнообразна эта группа веществ, — говорит Елена Манноккио Руссо, ведущий автор работы.

Многие из открытых молекул нашли в кишечнике, и они содержат короткоцепочечные жирные кислоты — признак того, что их произвели бактерии. Их состав меняется в зависимости от питания, наличия микробов и даже у людей с ВИЧ и когнитивными нарушениями. Это намекает на связь между кишечником и мозгом, но чтобы подтвердить ее, нужны новые исследования.

Мы только начинаем понимать, как много можно узнать, анализируя уже имеющиеся данные, — добавляет Руссо. — Чем больше мы изучаем метаболом, тем быстрее поймем, как микробы внутри нас влияют на здоровье.

Этот прорыв может привести к нескольким практическим применениям:

• Диагностика болезней — если определенные N-ацил-липиды связаны с диабетом или ВИЧ, их можно использовать как маркеры для раннего выявления.
• Персонализированное питание — понимание, как диета влияет на метаболиты, поможет подбирать рацион под конкретный микробиом.
• Новые лекарства — если эти молекулы регулируют иммунитет, их можно модифицировать для лечения воспалений или аутоиммунных заболеваний.
• Нейрогастроэнтерология — связь кишечных метаболитов с когнитивными функциями открывает путь к терапии неврологических расстройств через микробиом.

Хотя исследование впечатляет масштабом, у него есть слабое место: пока неясно, как именно новые метаболиты влияют на организм. Обнаружение связи — только первый шаг. Чтобы доказать причинно-следственную связь, нужны эксперименты на животных или клеточных моделях. Кроме того, данные собраны у ограниченной группы людей — выводы стоит проверить на более разнообразной популяции.

Ранее ученые открыли пептид, который лечит и защищает.