Bacillota (колись Firmicutes): не «бактерії ожиріння»

Якщо вам колись повертали аналіз калу зі стовпчиковою діаграмою, найбільший стовпчик, найпевніше, був підписаний Firmicutes. Звіт міг сказати вам, що це означає: ви «запрограмовані набирати вагу». Ось що справжні дослідження кажуть про цей стовпчик і про тип, який тепер зветься по-новому.

Що таке Bacillota

Bacillota — це тип бактерій: гілка найвищого рівня на бактеріальному родоводі, той самий ранг, на якому серед тварин стоять «хордові». Більшість його представників мають товсту одношарову клітинну стінку (при фарбуванні за Грамом вони грампозитивні) — постійний виняток становлять Negativicutes, що фарбуються як грамнегативні, — і геном, відносно бідний на літери ДНК Г і Ц, через що старіші підручники звуть їх «грампозитивними з низьким Г+Ц».

Назва нова. Десятиліттями тип звався Firmicutes, від латинського «тверда шкіра». 2021 року ¹ Міжнародний комітет із систематики прокаріотів підпорядкував ранг типу своїм правилам найменування, і Орен та Ґерріті дійсно оприлюднили впорядковані назви для 42 типів ¹, кожну на основі типового роду. Firmicutes стали Bacillota — нова назва побудована на типовому роді Bacillus. В організмах не змінилося нічого, змінився лише напис. Стару назву ви й далі зустрічатимете майже в кожному споживчому аналізі та в кожній статті, написаній до цієї зміни, тож ця стаття вживає обидві.

Де він живе у вас

Здебільшого у товстій кишці. Коли Екбурґ і колеги зі Стенфорда 2005 року ² прочитали 13 355 ² послідовностей рибосомного гена зі стінки товстої кишки та калу здорових дорослих, двома панівними типами були Firmicutes і Bacteroidetes, а більшість послідовностей належала видам, яких ніхто ніколи не вирощував у лабораторії ². Ця картина втрималася. Проєкт Human Microbiome Project, який брав зразки у здорових дорослих із багатьох ділянок тіла, виявив, що навіть здорові люди разюче відрізняються тим, яких мікробів носять, із сильною спеціалізацією під кожну окрему нішу ³. Каталог MetaHIT дав цьому масштабу числа: 3,3 мільйона ⁴ неповторюваних мікробних генів у калі 124 ⁴ європейців, приблизно у 150 разів ⁴ більше, ніж генів у людини, і щонайменше 160 ⁴ поширених видів бактерій у кожної окремої людини.

Bacillota не спиняються на кишківнику. Лактобактерії, що належать до цього типу, панували в чотирьох із п'яти ⁸ типів спільнот, які Равель і колеги знайшли, прочитавши вагінальний мікробіом 396 ⁸ жінок без скарг. А Staphylococcus aureus, ще один представник, живе переважно в носі: огляд Вертгайма в The Lancet Infectious Diseases називає ніс його головною екологічною нішею в людини ¹³.

Що він робить для нас

Почніть з механізму, бо користь випливає саме з нього. Клітковина і резистентний крохмаль доходять до товстої кишки неперетравленими. Кишкові бактерії зброджують їх на коротколанцюгові жирні кислоти, і двом із них, бутирату та пропіонату, огляд Луї та Флінта приписує цілу низку корисних для здоров'я функцій, причому бутират є улюбленим пальним клітин, що вистилають товсту кишку ⁵. Головні виробники бутирату, яких вони описують, — Faecalibacterium prausnitzii, Eubacterium rectale і група Roseburia — усі належать до Bacillota і залежать від перехресного годування: лактат чи сукцинат одного виду стає сировиною для іншого ⁵.

Найкраще вивчений із цих виробників має власні докази. Сокол і колеги спостерігали за пацієнтами з хворобою Крона після резекції і виявили, що менша частка F. prausnitzii на стінці кишківника передвіщала повернення хвороби через 6 місяців ⁶. У лабораторії ця бактерія змусила клітини крові людини виробляти значно менше IL‑12 та IFN-гамма і більше IL‑10, а надосадова рідина її культури блокувала активацію NF-каппа-B, центрального перемикача запалення ⁶. Засторога, сказана вголос: лікувальну частину того дослідження проводили на мишах із хімічно викликаним колітом, а не на людях. Це показує правдоподібний механізм, а не доведене лікування.

Є ще й трюк для виживання. Браун і колеги з Інституту Сенгера зуміли виростити 137 ⁷ видів зі здорового людського калу, які вважали невирощуваними, і їхні геноми показали, що щонайменше 50–60 % ⁷ кишкових родів бактерій утворюють стійкі спори. Більшість таких спороутворювачів — це Bacillota. Спори дають кишковим бактеріям, які не терплять кисню, пережити дорогу від однієї людини до іншої, і саме так, найімовірніше, значна частина цієї спільноти взагалі й передається ⁷.

Що він робить проти нас

Той самий тип тримає й декого з найсерйозніших збудників, яких ми носимо. Clostridioides difficile — спороутворювальний представник Bacillota, що захоплює товсту кишку після того, як антибіотики прибрали її конкурентів. В активному нагляді в 10 ¹² регіонах США Лесса і колеги оцінили лише за 2011 рік ¹² у 453 000 ¹² інфекцій і близько 29 000 ¹² смертей; 65,8 % ¹² випадків були пов'язані з медичною допомогою, а в людей 65 ¹² років і старших відносний ризик був 8,65 ¹² порівняно з молодшими дорослими. Staphylococcus aureus — другий повсякденний приклад: огляд Вертгайма зауважує, що носії в носовій порожнині мають вищий ризик згодом захворіти від власного ж штаму і що зростання стійкості цього збудника до антибіотиків ускладнює лікування в усьому світі ¹³.

Зверніть увагу, що в цих двох спільного з корисними представниками вище: спора, товста стінка, впертість. Ті самі риси, що роблять Bacillota стійкими союзниками, роблять і її збудників важкими для вигнання.

Співвідношення і ожиріння, чесно

Тепер про стовпчикову діаграму. 2006 року ⁹ Лей, Турнбо, Кляйн і Ґордон повідомили в Nature, що 12 ⁹ добровольців з ожирінням несли меншу частку Bacteroidetes, ніж стрункі люди, і що ця частка зростала, поки вони худли на двох ⁹ низькокалорійних раціонах. Супутнє дослідження на мишах виявило, що «огрядний» мікробіом добував з їжі більше енергії і що ця риса передавалася стерильним мишам ¹⁰. З тих статей співвідношення Firmicutes до Bacteroidetes і ввійшло в масову культуру як перемикач «повнота — стрункість».

Докази відтоді не підіграли. Мань і колеги оглянули літературу 2020 року ¹¹ і виявили, що результати різних досліджень суперечать одні одним, причому відмінності так само легко пояснюються поводженням зі зразками, методом секвенування та погано описаним способом життя, як і вагою тіла. Їхній висновок, їхніми ж словами: наразі важко пов'язати це співвідношення з певним станом здоров'я, а тим паче вважати його ознакою ожиріння ¹¹. Отже, високий стовпчик Bacillota у звіті про аналіз — це не діагноз. Це знімок типу, який містить і виробників бутирату, на яких працює вистилка вашої товстої кишки, і збудників, через яких хвилюється ваша лікарня, — а стовпчик не скаже вам, кого з них маєте ви.