Bacteroidota: не друг и не враг, а сосед. Кормите его

Попросите человека разложить бактерии на две кучки — получатся «полезные» из рекламы йогурта и «вредные» с дверной ручки. Bacteroidota не ложатся ни в одну. Это не дипломатия, это то, что написано в исследованиях. Одна и та же группа бактерий переваривает за вас ту часть обеда, которую вы сами переварить не можете, и учит иммунитет отличать своё от чужого. И она же обнаруживается в большинстве гнойных инфекций без доступа кислорода, если попадает туда, куда попадать не должна. Поэтому давайте спокойно и по порядку: что хорошего, что плохого — и какая работа стоит за каждым словом.

Что это такое, одной фразой

Bacteroidota — это тип бактерий, то есть очень крупная ветвь бактериального родословного дерева. Их объединяет одно умение: разбирать сложные сахара — клетчатку, крахмалы, слизь. Оболочка у них такая, что в лаборатории она не удерживает фиолетовый краситель; такие бактерии называют грамотрицательными. Это про строение стенки, а не про вред. Спор они не образуют. Кишечные представители живут строго без кислорода, а у их родни в почве и воде кислород не помеха.

Умение разбирать сахара — главная нить всей истории. Обзор 2019 года описывает их общий инструмент: гены ферментов собраны в блоки, которые включаются только тогда, когда нужный сахар действительно рядом, а сами ферменты бактерия выталкивает наружу через систему, которая есть у этого типа и почти ни у кого больше ⁴. Экономная конструкция: не точить нож, пока не принесли еду.

Где они живут в нас

Главным образом в толстой кишке, и их там очень много. В 2005 году Экбург с коллегами в журнале Science прочитали 13 355 последовательностей бактериального гена (рибосомной РНК) со слизистой толстой кишки и из стула трёх здоровых взрослых. Это была одна из первых попыток «прочитать» кишку, ничего не выращивая в чашке. Bacteroidetes оказались одной из двух групп, которые правят здоровой толстой кишкой ². Позже выяснилось, что кишечное сообщество складывается не в плавную шкалу, а в несколько повторяющихся вариантов: анализ в Nature в 2011 году нашёл три устойчивых варианта у людей из нескольких стран, и один из них держится на Bacteroides ¹².

Кишкой дело не ограничивается. Родня этого типа живёт во рту, в дыхательных путях и во влагалище, а вне тела — в почве, где та же ферментная машина разбирает растительные и грибные сахара вместо пищевой клетчатки ⁴.

Что они делают для нас

Едят то, что вы не можете. У человека набор ферментов для углеводов скромный. У них — огромный. Когда Сюй с коллегами в 2003 году опубликовали в Science полный геном Bacteroides thetaiotaomicron, среди 4 779 его белков нашлась целая фабрика для захвата и расщепления пищевых полисахаридов, которые иначе не перевариваются, плюс большая система датчиков, чтобы понять, какой именно сахар приехал ³. Продукты этой работы — короткоцепочечные жирные кислоты — топливо, на котором работает выстилка толстой кишки.

Помогают собрать иммунитет. Это открытие изменило то, как в науке говорят о «мирных» бактериях. Мазманян с коллегами показали в Cell в 2005 году: одна молекула Bacteroides fragilis, полисахарид А, направляет созревание иммунной системы. Когда стерильных мышей заселяли этой бактерией, у них выправлялась нехватка Т-клеток и перекосы между их подтипами, а лимфоидные органы формировались как положено; мутант без этого полисахарида ничего не исправлял ⁷. Один бактериальный сахар делал работу по развитию, которую мышь сама сделать не могла.

Оговорка вслух: это были стерильные мыши. Это чистая демонстрация механизма, а не доказательство, что какое-то вмешательство у человека его повторяет.

Держат слизистый барьер в порядке — если их кормить. Десаи с коллегами в Cell в 2016 году посадили мышей с известным набором человеческих кишечных бактерий на корм без клетчатки. Лишённые растительных полисахаридов, бактерии перешли на слизь самого хозяина, слой слизи в толстой кишке истончился, и животные стали куда уязвимее к возбудителю, который атакует слизистую ⁵. Бактерии не стали злыми. Они съели единственное, что оставалось.

Что они делают против нас

Вне кишки — серьёзный возбудитель. Обзор Ханны Векслер в Clinical Microbiology Reviews называет цифры прямо: Bacteroides находят в большинстве анаэробных инфекций, и смертность при них выше 19 %; а B. fragilis, которого в кишечной флоре всего около 0,5 %, — самый частый анаэробный возбудитель из тех, что выделяют в лаборатории, не потому что его много, а потому что у него сильные факторы агрессии ⁶. Когда стенку кишки повреждают операция, прободение или травма, тихий сосед становится гнойником.

Плохо поддаются антибиотикам. Тот же обзор: у Bacteroides больше всего механизмов устойчивости и самые высокие её показатели среди всех анаэробных возбудителей; в клинике растёт устойчивость к цефокситину, клиндамицину, метронидазолу, карбапенемам и фторхинолонам ⁶. Это довод за бережное обращение с антибиотиками, а не повод бояться собственной кишки.

У одного варианта есть подозрение по раку — пока только подозрение. Часть B. fragilis носит ген токсина. Ву с коллегами показали в Nature Medicine в 2009 году: токсигенная форма B. fragilis — и только она — вызывала у мышей, предрасположенных к опухолям кишечника, воспаление и заметно усиливала рост опухолей толстой кишки через воспалительный путь Th17, который удавалось выключить, нейтрализуя интерлейкин-17 ⁸. У людей Болей с коллегами сравнили образцы слизистой 49 пациентов с новообразованиями толстой кишки и 49 человек из контрольной группы: у больных ген токсина нашли на 85,7 % образцов слева и 91,7 % справа — против 53,1 % и 55,5 % в контроле ⁹.

Оговорка, и она большая: это связь в небольшом исследовании, ген был и у половины здоровых, а носить ген токсина — не то же самое, что заболеть раком. Мышиная работа показывает, что механизм существует; человеческая — что есть связь, которую стоит изучать. Ни та ни другая не доказывает причину у людей.

Во рту один член семьи переделывает всю комнату. Porphyromonas gingivalis тоже из этого типа, и именно на нём построена гипотеза «ключевого патогена», изложенная в Nature Reviews Microbiology в 2012 году: микроб, которого мало, вызывает болезнь не тем, что перерастает остальных, а тем, что перестраивает мирное сообщество в разрушительное ¹⁰.

Имя: Bacteroidota, бывшие Bacteroidetes

Оба имени правильные, одно из них — действующее. До недавнего времени ранг «тип» не был закреплён в формальном кодексе названий бактерий. Как только его закрепили, Орен и Гэррити в 2021 году опубликовали формальные описания, дав законный статус 42 названиям типов, и Bacteroidetes стали Bacteroidota ¹. В базе NCBI Taxonomy тип значится под новым именем, а «CFB group bacteria» указано как старое неформальное; номер в базе — в карточке на этой странице. Если ищете статьи — ищите по обоим написаниям: большинство классических работ выше вышли под старым.

«Соотношение для стройных» — и почему ему не верить

Вы наверняка встречали утверждение: высокое соотношение Bacteroidetes к Firmicutes — признак «стройной» кишки. Оно не подтвердилось. Се и Шлосс в mBio в 2016 году собрали вместе десять независимых наборов данных: некоторые показатели разнообразия были слабо связаны с ожирением, а соотношение Bacteroidetes к Firmicutes и доли каждого типа по отдельности — нет. Модели машинного обучения, обученные на одном наборе и проверенные на остальных, угадывали ожирение с точностью от 33,01 % до 64,77 % (медиана), а разница в разнообразии бактерий по индексу Шеннона между людьми с ожирением и без составила 2,07 % ¹¹.

Вот честный итог десяти лет громких заголовков. Этот тип бактерий очень важен для того, как работает ваша кишка. Но по нынешним данным это не стрелка на приборе, которую можно считать из анализа кала и по ней что-то решать. Что вы можете — не подкрутить пропорцию, а изменить меню: клетчатка на тарелке — это то, что бактерии едят вместо вашей слизистой. Пока это показано на мышах, но механизм настоящий ⁵.