Pseudomonadota: «погані» бактерії здорового кишківника

Ціле покоління підручників звало їх Proteobacteria. Потім назва змінилася, і ті самі бактерії тепер Pseudomonadota. В організмах не зрушило нічого — але перейменування добра нагода подивитися на те, що, як на мене, є однією з найкорисніших ідей у науці про кишківник. Це не група, яку можна розсортувати на добрих і поганих. Це група, яку читають як рівень. Скільки її ви носите, говорить незрівнянно більше, ніж сам факт, що ви її носите.

Що це таке, одним реченням

Pseudomonadota — дуже великий тип грамнегативних бактерій, одна з найширших гілок бактеріального родоводу, до якої належать Escherichia coli, Salmonella, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, Neisseria, Haemophilus і азотфіксувальні ризобії, що живуть у коренях бобів та гороху.

Затримайтеся на тому, наскільки грубий це ранг. Тип — це не родина і аж ніяк не вид. Дві бактерії, підшиті до одного типу, можуть заробляти на життя геть по-різному і в геть різних місцях. Один цей факт знешкоджує більшу частину того, що ви читаєте про цю групу в мережі.

Чому змінилася назва

Десятиліттями «Proteobacteria» вживали всюди, і вона так і не була дійсно опублікована за Міжнародним кодексом номенклатури прокаріотів — кодекс просто не охоплював рангу типу. Щойно Міжнародний комітет із систематики прокаріотів проголосував цей ранг включити, назви довелося перебудувати на типовому роді. Орен і Ґарріті опублікували формальні описи для 42 типів, щоб надати їхнім назвам дійсного статусу, і цей, побудований на роді Pseudomonas, став Pseudomonadota ¹.

Застереження, сказане вголос: це бухгалтерія, а не біологія. У цих бактерій не змінилася жодна властивість. Обидві назви стосуються тих самих організмів, і обидві ви ще роками зустрічатимете в літературі.

Де він живе в тілі

Де у вас є волога поверхня, там імовірно є і щось із цього типу. Огляд здорових дорослих у межах Human Microbiome Project показав загальне: навіть здорові люди разюче відрізняються одне від одного тим, які мікроби займають їхній кишківник, шкіру та інші середовища — немає однієї нормальної спільноти, з якою можна себе порівняти ⁹.

У товстій кишці здорового дорослого цей тип присутній, але другорядний. Саме з цього спостереження починався огляд Шіна, Вона і Бе 2015 року в Trends in Biotechnology: природна флора людського кишківника зазвичай містить лише невелику його частку ². Для відчуття масштабу: колоноскопічна група, опублікована в Hepatology 2023 року, виміряла його просто на стінці кишківника і знайшла до 8 % у здорових, до 11 % у людей із первинним склерозивним холангітом і до 19 % у тих, кому пересадили печінку ⁴. Сприймайте це як показники біоптатів однієї групи, а не як норму — відносна кількість зсувається залежно від місця забору й методу секвенування.

На язику сидять Neisseria і Haemophilus ⁵. А в перші дні після народження, доки товста кишка ще не стала тим безповітряним місцем, яким вона буде до кінця життя, головують зазвичай факультативні анаероби на кшталт ентеробактерій ¹⁰.

Що він робить для нас

Він фіксує азот. Ризобії — представники альфа- і бетапротеобактерій — живуть у ґрунті як вільні бактерії, потім заражають корені бобових і перетворюються на азотфіксувальні бактероїди, витягаючи азот із повітря у форму, яку рослина може використати ⁶. На цій хімії тримається весь харчовий ланцюг, і належить вона цьому типу.

Він допомагає задавати тиск крові. Нітрат з овочів ковтається, повертається в слину і відновлюється до нітриту нітратредукувальними бактеріями на спинці язика. Огляд в IJMS називає Veillonella, Actinomyces, Haemophilus і Neisseria найчисленнішими серед цих відновників — і лише два останні належать до цього типу. Далі нітрит живить шлях «нітрат — нітрит — оксид азоту», і той самий огляд зазначає, що ополіскувач із хлоргексидином і чищення язика здатні притупити цей ефект зниження тиску ⁵. Застереження тут важить: це огляд зв'язків, а не дослідження, яке каже вам відмовитися від ополіскувача, що його призначив стоматолог.

Він, можливо, передає кишківник новонародженого далі. Стандартне пояснення, чому немовлята переходять від факультативних анаеробів до Bifidobacterium, таке: ранні поселенці з'їдають кисень, що лишився в товстій кишці, і роблять її придатною для суворих анаеробів. Стаття 2022 року в mSystems побудувала метаболічну модель і виявила, що самих лише відмінностей у кисні всередині товстої кишки досить, аби відтворити різницю між немовлятами ¹⁰. Будьмо точні, що це таке: обчислювальна модель, яка перевіряє, чи гіпотеза тримається купи, а не клінічне дослідження.

Що він робить проти нас

Той самий тип постачає разючу частку організмів, через які люди потрапляють до лікарні, — хоча найвідоміше ім'я зі старого списку тихо його полишило. Helicobacter pylori десятиліттями викладали як протеобактерію, але епсилон-гілку, на якій вона сидить, піднесли до окремого типу: NCBI Taxonomy підшиває Helicobacter до Campylobacterota, а не до Pseudomonadota. Тож метааналіз, який 2015 року нарахував її приблизно у 4,4 мільярда людей у світі, зі зведеною поширеністю від 70,1 % в Африці до 24,4 % в Океанії, є вимірюванням сусіднього типу ⁷. Це варто сказати вголос, бо більшість сторінок про цю групу досі його сюди зараховують.

А в оцінці глобального тягаря за 2019 рік, опублікованій у The Lancet, ідеться про орієнтовно 4,95 мільйона смертей, пов'язаних зі стійкістю бактерій до протимікробних засобів, і 1,27 мільйона, приписаних їй. Із шести провідних збудників за смертями, пов'язаними зі стійкістю, чотири — Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii і Pseudomonas aeruginosa — це Pseudomonadota ⁸. Це модельні оцінки з широкими інтервалами невизначеності, що автори прямо й зазначають.

Механізм: річ у кисні

Ось частина, яку варто запам'ятати. Шін із колегами запропонували вважати підвищену поширеність цього типу можливою діагностичною ознакою дисбіозу і ризику хвороби ². Литвак із колегами далі виклали механізм: здорова стінка товстої кишки гіпоксична, що тримає просвіт кишки анаеробним і сприяє облігатним анаеробам. Запалення або курс антибіотиків підвищує насичення киснем біля цієї стінки, і факультативні анаероби цього типу — які вміють дихати киснем, коли їхні сусіди не вміють, — розростаються на цій різниці ³.

Це твердження можна перевірити, і його перевіряли. У дослідженні 2021 року в mBio хімічно викликаний (декстрансульфатом натрію) коліт у мишей призводив до втрати гіпоксії епітелію і до залежного від дихання розростання E. coli; 5-аміносаліцилова кислота відновлювала гіпоксію і притуплювала це розростання — але не в мишей, чия стінка кишківника не мала рецептора PPAR-γ, через який діють ліки ¹¹. Миші та наявні ліки від виразкового коліту. Це показує, що механізм у тій моделі справжній. Це не привід комусь приймати месалазин, щоб перекроїти мікробіом.

Чого це не означає

Якщо споживчий тест кишківника видає вам підвищений відсоток Pseudomonadota, це не діагноз. Жоден перевірений поріг не відділяє здорових від нездорових, число рухається разом із методом забору, і — якщо кисневий механізм правильний — розростання стоїть нижче за течією від ушкодженої стінки кишківника, а не вище неї ³. Показник — це пожежна сигналізація, а не пожежа.

Чесний підсумок — найменш драматичний. Цей тип годує врожай, робить нітрит у вашому роті, готує товсту кишку новонародженого і водночас постачає деяких із найнебезпечніших збудників, з якими має справу медицина. Присутність — це норма. Інформацію несе лінія тренду — і корисне питання завжди одне: що сталося зі стінкою кишківника, через що рівень зміг зрости.