Микробиологи открыли новые метаногенные археи в кишечнике человека
Международная группа микробиологов из Медицинского университета Граца (Австрия), Немецкой коллекции микроорганизмов и клеточных культур DSMZ (Брауншвейг, Германия) и Университета Иллинойса (США) совершила значимое открытие в области изучения микробиома человека. Ученые идентифицировали и описали новый вид архей — Methanobrevibacter intestini sp. nov. (штамм WWM1085), а также выделили новый вариант известного вида Methanobrevibacter smithii (штамм GRAZ-2). Эти находки расширяют понимание роли архей в кишечнике и их влияния на метаболические процессы, потенциально связанные с здоровьем и заболеваниями.
Археи: забытые обитатели микробиома
Археи представляют собой отдельный домен жизни, наряду с бактериями и эукариотами. Несмотря на внешнее сходство с бактериями, они обладают уникальными биохимическими и генетическими особенностями, такими как строение клеточной мембраны и метаболические пути. Первоначально археи ассоциировались с экстремальными средами, но позже были обнаружены и в организме человека, особенно в кишечнике.
Метаногенные археи, к которым относятся Methanobrevibacter, играют ключевую роль в микробном метаболизме, преобразуя простые соединения (водород и CO₂) в метан. Их изучение затруднено из-за высокой чувствительности к кислороду и сложностей культивирования. Тем не менее, их влияние на пищеварение, газообмен и возможную связь с заболеваниями делает их важным объектом исследований.
Новые виды и их уникальные свойства
Исследователи применили комбинацию современных методов, включая анаэробное культивирование, электронную микроскопию и полногеномное секвенирование, чтобы охарактеризовать два новых штамма:
- Methanobrevibacter intestini WWM1085 — этот вид генетически и физиологически отличается от известных представителей рода. Он строго анаэробен, продуцирует метан и, что особенно интересно, выделяет значительное количество янтарной кислоты. Этот метаболит связан с воспалительными процессами, что предполагает потенциальную роль нового вида в модуляции иммунных реакций или развитии заболеваний кишечника.
- Methanobrevibacter smithii GRAZ-2 — вариант известного вида, демонстрирующий необычную способность производить муравьиную кислоту. Это соединение может влиять на метаболизм других микроорганизмов в кишечнике, изменяя микробный баланс и, возможно, участвуя в патогенных процессах.
Значение для науки и медицины
Открытие подчеркивает, что археи играют более сложную и значимую роль в микробиоме, чем считалось ранее. Профессор Кристина Мойссл-Айхингер отмечает, что археи долгое время оставались в тени бактериальных исследований, несмотря на их потенциальное влияние на здоровье. Например, метаногены могут влиять на:
- Пищеварение и газообразование: их активность связана с производством метана, что может коррелировать с такими состояниями, как синдром раздраженного кишечника.
- Воспалительные процессы: выделение янтарной кислоты M. intestini указывает на возможную связь с воспалением.
- Микробные взаимодействия: муравьиная кислота, продуцируемая M. smithii GRAZ-2, может модулировать среду кишечника, влияя на другие микроорганизмы.
Перспективы исследований археома
Изучение «археома» — совокупности архей в организме человека — открывает новые горизонты для персонализированной медицины. Культивирование этих микроорганизмов позволяет проводить механистические исследования, необходимые для понимания их роли в заболеваниях и разработки терапевтических стратегий. Например, таргетное воздействие на метаногенные археи может помочь в лечении метаболических или воспалительных расстройств.
Публикация в International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology подтверждает важность работы, которая не только расширяет таксономическое разнообразие известных архей, но и предлагает новые направления для изучения взаимодействий между микробиомом и человеческим организмом. В будущем это может привести к созданию диагностических маркеров или даже методов коррекции микробиоты через управление архейными сообществами.
Открытие Methanobrevibacter intestini и штамма GRAZ-2 знаменует важный шаг в исследовании архей кишечника. Эти организмы, долгое время остававшиеся без внимания, оказываются ключевыми игроками в микробном метаболизме и могут быть связаны с клинически значимыми состояниями. Дальнейшие исследования помогут раскрыть их полный потенциал и, возможно, интегрировать археи в стратегии лечения заболеваний, связанных с микробиомом.