Bacillota (бывшие Firmicutes): «бактерий полноты» нет

Если вам когда-нибудь делали анализ кала «на микробиом», в отчёте наверняка была диаграмма, и самый длинный столбик в ней назывался Firmicutes. Рядом могли написать, что это «бактерии, склонные к набору веса». Спокойно. Давайте посмотрим, что про этот столбик на самом деле знает наука — и почему у него теперь другое имя.

Что такое Bacillota

Bacillota — это тип бактерий. Тип — самая крупная ветвь бактериального «родословного дерева», того же уровня, что «хордовые» у животных: туда попадают и рыба, и человек. Так и здесь: под одним именем живут очень разные организмы. У большинства из них толстая однослойная клеточная стенка — при окраске по Граму они дают положительный результат, поэтому в учебниках их называют грамположительными; исключение — группа Negativicutes, которая красится как грамотрицательная. А в их ДНК сравнительно мало «букв» Г и Ц, отсюда старое учебное название — «грамположительные с низким содержанием Г+Ц».

Имя новое. Десятилетиями тип назывался Firmicutes — от латинского «крепкая кожа». В 2021 году ¹ Международный комитет по систематике прокариот распространил правила наименования на ранг типа, и Орен с Гэррити официально опубликовали стандартные названия для 42 типов ¹, каждое — по «образцовому» роду. Firmicutes стали Bacillota, по роду Bacillus. Сами бактерии не изменились — сменилась табличка на двери. Старое имя вы ещё долго будете встречать в отчётах лабораторий и во всех статьях, написанных до 2021 года, поэтому здесь мы называем оба.

Где они живут в нас

В основном — в толстой кишке. В 2005 году ² Экбург с коллегами из Стэнфорда прочитали 13 355 ² последовательностей рибосомного гена из слизистой толстой кишки и стула здоровых взрослых. Две самые многочисленные группы — Firmicutes и Bacteroidetes, а большинство прочитанного принадлежало видам, которых никто никогда не выращивал в лаборатории ². С тех пор картина не изменилась. Проект «Микробиом человека», обследовавший здоровых взрослых по многим участкам тела, показал: даже здоровые люди заметно отличаются друг от друга набором микробов, и у каждого участка тела свои жильцы ³. Каталог MetaHIT дал масштаб: 3,3 миллиона ⁴ уникальных микробных генов в стуле 124 европейцев ⁴ — примерно в 150 раз ⁴ больше, чем генов у самого человека, — и не меньше 160 распространённых видов ⁴ бактерий у каждого.

Кишечником дело не ограничивается. Лактобактерии — тоже Bacillota. Когда Равель с коллегами прочитали микробиом влагалища у 396 женщин ⁸ без жалоб, сообщества разделились на пять ⁸ типов, и в четырёх ⁸ из них главными были лактобактерии. А золотистый стафилококк, Staphylococcus aureus, ещё один представитель типа, живёт в основном в носу: обзор Вертхайма в The Lancet Infectious Diseases называет нос его главной экологической нишей у человека ¹³.

Что они делают для нас

Сначала механизм — польза из него следует сама. Клетчатка и резистентный (устойчивый к перевариванию) крахмал проходят тонкую кишку нетронутыми и доходят до толстой. Там бактерии их сбраживают, и получаются короткоцепочечные жирные кислоты. Две из них — бутират (масляная кислота) и пропионат — в обзоре Луи и Флинта названы носителями целого ряда полезных для здоровья функций; бутират, в частности, — основное топливо для клеток, выстилающих толстую кишку ⁵. Главные производители бутирата, которых они описывают, — Faecalibacterium prausnitzii, Eubacterium rectale и группа Roseburia — все Bacillota. И работают они в цепочке: лактат или сукцинат, которые выделила одна бактерия, становятся сырьём для другой ⁵.

У самого изученного из этих производителей — своя доказательная база. Сокол с коллегами наблюдали больных болезнью Крона после операции: чем меньше F. prausnitzii было на слизистой кишки, тем выше оказался риск рецидива через 6 месяцев ⁶. В пробирке эта бактерия заставляла клетки крови человека выделять заметно меньше сигнальных молекул воспаления — IL‑12 и интерферона-гамма — и больше противовоспалительного IL‑10, а жидкость, в которой она росла, блокировала NF-κB, один из центральных «выключателей» воспаления ⁶. Оговорка вслух: лечили в этой работе не людей, а мышей с искусственно вызванным колитом. Это правдоподобный механизм, а не доказанное лекарство.

Есть и хитрость с выживанием. Браун с коллегами из Института Сенгера сумели вырастить 137 видов ⁷ бактерий из стула здоровых людей — тех самых, которых считали «некультивируемыми». Их геномы показали: не меньше 50–60 % ⁷ родов кишечных бактерий образуют стойкие споры. Большинство спорообразующих — Bacillota. Спора позволяет бактерии, которая гибнет на воздухе, пережить дорогу от одного человека к другому, — так, скорее всего, эта компания между людьми и передаётся ⁷.

Что они делают против нас

В том же типе — одни из самых серьёзных возбудителей, которых мы носим. Clostridioides difficile образует споры и захватывает толстую кишку, когда антибиотики убрали её конкурентов. В активном наблюдении по 10 регионам ¹² США Лесса с коллегами насчитали за один 2011 год ¹² около 453 000 ¹² случаев инфекции и примерно 29 000 ¹² смертей; 65,8 % ¹² случаев были связаны с медицинскими учреждениями, а у людей 65 лет ¹² и старше заболеваемость была в 8,65 раза ¹² выше, чем у более молодых взрослых. Золотистый стафилококк — второй бытовой пример: в обзоре Вертхайма сказано, что носители в носу чаще заболевают инфекцией собственного штамма, а растущая устойчивость этого микроба к антибиотикам осложняет лечение по всему миру ¹³.

Заметьте, что общего у этих двоих с полезными соседями выше: спора, толстая стенка, упорство. То, что делает Bacillota стойкими союзниками, делает их возбудителей трудновыводимыми.

Честно про «коэффициент полноты»

Теперь про диаграмму. В 2006 году ⁹ Лей, Тернбо, Кляйн и Гордон сообщили в Nature: у 12 добровольцев ⁹ с ожирением доля Bacteroidetes была ниже, чем у худых, и росла по мере похудения на двух ⁹ низкокалорийных диетах. Параллельная работа на мышах показала, что «микробиом полного» извлекает из пищи больше энергии и что это свойство передаётся стерильным мышам вместе с микробами ¹⁰. Из этих двух статей соотношение Firmicutes к Bacteroidetes ушло в народ как шкала «толстый — худой».

Дальнейшие данные этого не подтвердили. Магне с коллегами в 2020 году ¹¹ пересмотрели литературу и нашли результаты противоречивыми: различия между исследованиями объяснялись способом хранения проб, методом чтения ДНК и плохо описанным образом жизни участников не хуже, чем весом тела. Их вывод, их же словами: сегодня сложно связать это соотношение с определённым состоянием здоровья, и тем более считать его признаком ожирения ¹¹. Поэтому высокий столбик Bacillota в отчёте — не диагноз. Это снимок группы, где рядом сидят и производители бутирата, на котором работает стенка вашего кишечника, и возбудители, которых боится больница. А какие именно у вас — столбик не скажет.