Pseudomonadota: «плохие» бактерии здорового кишечника

Целое поколение учебников называло их протеобактериями — Proteobacteria. Потом название поменяли, и те же самые бактерии теперь зовутся Pseudomonadota. С самими бактериями не случилось ничего. Но переименование — хороший повод спокойно разобраться с одной из самых полезных, на мой взгляд, идей в науке о кишечнике. Эту группу нельзя разложить на «хороших» и «плохих». Её читают как уровень. Сколько их у вас — говорит куда больше, чем сам факт, что они у вас есть. А есть они у всех.

Что это такое, одной фразой

Pseudomonadota — очень большой тип бактерий. Тип — одна из самых широких ветвей бактериального древа, куда крупнее семейства. Все они грамотрицательные: у них тонкая клеточная стенка и дополнительная наружная оболочка. Сюда входят кишечная палочка Escherichia coli, Salmonella, Klebsiella pneumoniae, синегнойная палочка Pseudomonas aeruginosa, Neisseria, Haemophilus — и ризобии, почвенные бактерии, которые живут в корнях гороха и фасоли и добывают для них азот из воздуха.

Запомните, насколько это грубая единица. Тип — не семейство и уж точно не вид. Две бактерии из одного типа могут жить совершенно по-разному и в совершенно разных местах. Одного этого факта хватает, чтобы спокойно отнестись к большей части того, что пишут об этой группе в интернете.

Почему поменяли название

Десятилетиями слово «Proteobacteria» стояло во всех книгах — и при этом никогда не было официально опубликовано по Международному кодексу номенклатуры прокариот (так называют бактерий и архей, у которых нет клеточного ядра). Кодекс просто не описывал ранг типа. Когда Международный комитет по систематике прокариот проголосовал за то, чтобы включить этот ранг в правила, названия пришлось перестроить — каждое на основе одного «опорного» рода. Орен и Гэррити опубликовали формальные описания 42 типов, чтобы их названия стали действительными, и этот тип, построенный на роде Pseudomonas, стал называться Pseudomonadota ¹.

Оговорка вслух: это бухгалтерия, а не биология. Ни одно свойство бактерий не поменялось. Оба названия — об одних и тех же организмах, и в литературе вы будете встречать оба ещё много лет.

Где они живут в организме

Где есть влажная поверхность — там, скорее всего, есть и кто-то из этого типа. Большое обследование здоровых взрослых в рамках проекта «Микробиом человека» показало главное: даже здоровые люди заметно отличаются друг от друга по тому, какие микробы живут у них в кишечнике, на коже и в других местах. Единой «нормальной» микрофлоры, с которой можно себя сверить, не существует ⁹.

В толстой кишке здорового взрослого этот тип есть, но его немного. С этого наблюдения начинался обзор Шина, Вона и Пэ в Trends in Biotechnology в 2015 году: в норме микрофлора кишечника содержит лишь небольшую долю этих бактерий ². Чтобы был ориентир: в исследовании, опубликованном в Hepatology в 2023 году, бактерии измеряли на самой слизистой кишечника — в кусочках ткани, взятых при колоноскопии. У здоровых людей доля этого типа доходила до 8 %, у пациентов с первичным склерозирующим холангитом (редкая болезнь жёлчных протоков) — до 11 %, у перенёсших пересадку печени — до 19 % ⁴. Это цифры одной группы пациентов и одного способа измерения, а не норма. Доля меняется от того, откуда взяли образец и как его анализировали.

На языке живут Neisseria и Haemophilus ⁵. А в первые дни после рождения, пока толстая кишка ещё не стала тем безвоздушным местом, каким будет всю оставшуюся жизнь, обычно хозяйничают бактерии, которым кислород не мешает, — например, энтеробактерии ¹⁰.

Что они делают для нас

Добывают азот. Ризобии — представители классов альфа- и бетапротеобактерий — живут в почве как свободные бактерии, потом проникают в корни бобовых и превращаются в особые клетки-бактероиды, которые связывают азот из воздуха в форму, доступную растению ⁶. На этой химии держится вся пищевая цепочка, и принадлежит она этому типу.

Помогают регулировать давление. Нитраты из овощей всасываются, выделяются обратно со слюной, и на задней части языка бактерии превращают их в нитриты. Обзор в International Journal of Molecular Sciences называет Veillonella, Actinomyces, Haemophilus и Neisseria самыми многочисленными из таких бактерий; к нашему типу относятся только две последние. Дальше нитрит уходит в цепочку «нитрат — нитрит — оксид азота», которая расширяет сосуды и снижает давление. Тот же обзор отмечает: ополаскиватели с хлоргексидином и чистка языка могут ослабить этот эффект ⁵. Здесь важна оговорка: это обзор связей, а не исследование, которое велит бросить ополаскиватель, назначенный стоматологом.

Возможно, готовят кишечник новорождённого. Стандартное объяснение, почему у младенцев первые бактерии сменяются бифидобактериями, такое: первые поселенцы съедают кислород, оставшийся в толстой кишке, и делают её пригодной для тех, кто без воздуха живёт, а с воздухом — нет. В статье 2022 года в mSystems построили математическую модель обмена веществ и получили, что одних различий в количестве кислорода в кишке хватает, чтобы воспроизвести разницу между младенцами ¹⁰. Будем точны: это расчётная модель, проверяющая, сходится ли гипотеза, а не клиническое исследование.

Чем они опасны

Тот же тип поставляет заметную долю микробов, из-за которых люди попадают в больницу. Хотя самое известное имя из старого списка из него тихо ушло. Helicobacter pylori десятилетиями преподавали как протеобактерию, но её ветвь — эпсилон-протеобактерии — выделили в отдельный тип: база NCBI Taxonomy относит Helicobacter к Campylobacterota, а не к Pseudomonadota. Так что метаанализ, оценивший число носителей в 4,4 млрд человек по миру на 2015 год — от 70,1 % в Африке до 24,4 % в Океании, — это измерение соседнего типа ⁷. Говорю об этом вслух, потому что большинство страниц об этой группе до сих пор считают её своей.

А в оценке глобального бремени за 2019 год, опубликованной в The Lancet, с устойчивостью бактерий к антибиотикам связали около 4,95 млн смертей, и 1,27 млн из них приписали ей напрямую. Из шести главных возбудителей четыре — Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii и Pseudomonas aeruginosa — принадлежат к Pseudomonadota ⁸. Это расчётные оценки с большим разбросом возможных значений, о чём авторы говорят прямо.

Механизм: всё дело в кислороде

Вот что стоит запомнить. Шин с коллегами предложили считать рост доли этого типа возможным диагностическим признаком дисбиоза — нарушенного равновесия микрофлоры — и риска болезни ². Литвак с коллегами описали механизм. Слизистая здоровой толстой кишки почти лишена кислорода, поэтому в просвете кишки воздуха нет, и это устраивает бактерий, которые без кислорода живут, а с кислородом гибнут. Воспаление или курс антибиотиков повышают количество кислорода у слизистой. А бактерии нашего типа умеют дышать кислородом, когда соседи не могут, — и на этой разнице разрастаются ³.

Это проверяемое утверждение, и его проверили. В исследовании 2021 года в mBio мышам химически (декстрансульфатом натрия) вызывали колит — воспаление толстой кишки. Слизистая теряла свою бескислородность, и кишечная палочка разрасталась, причём именно за счёт дыхания. Лекарство 5-аминосалициловая кислота восстанавливало бескислородность и сдерживало разрастание — но не у мышей, у которых в слизистой не было рецептора PPAR-γ, через который это лекарство работает ¹¹. Мыши и давно известное лекарство от язвенного колита. Механизм в этой модели настоящий. Но это не повод кому-либо принимать месалазин ради «перестройки микробиома».

Чего это не значит

Если домашний тест кишечника показал вам «повышенные Pseudomonadota» — это не диагноз. Проверенной границы между «здоровым» и «нездоровым» уровнем нет, число зависит от способа измерения, и — если кислородный механизм верен — разрастание идёт вслед за повреждением слизистой, а не впереди него ³. Показатель — это дымовой датчик, а не пожар.

Честный итог — самый скучный. Этот тип кормит посевы, делает нитрит у вас во рту, готовит кишечник новорождённого — и он же даёт медицине одних из самых опасных возбудителей. Их присутствие — норма. Информацию несёт направление: растёт или нет. И полезный вопрос всегда один: что случилось со слизистой, из-за чего уровень пошёл вверх.