Гены влияют на все аспекты здоровья и внешнего вида человека, а также, как выяснилось в ходе нового исследования биологов из Королевского колледжа Лондона, определяют состав кишечных бактерий. В теории манипуляции с этими микробами помогут разработать лечение от тяжёлых наследственных заболеваний обмена веществ.

От баланса кишечных бактерий зависит общее здоровье человека. Дисбаланс приводит к различного рода заболеваниям, в том числе к диабету, ожирению, болезням сердца и старческому слабоумию.

Учёные полагают, что

микроорганизмы в кишечнике человека организуются вследствие определённого образа жизни, а первая колонизация бактерий происходит ещё в утробе матери, прямо перед тем как ребёнок получает «ударную дозу» при рождении.

Считается, что от пищи, образа жизни, лекарств, которые человек принимает, и многих других факторов среды зависит то, как организуются бактерии в кишечнике. Однако прежде никто не задумывался о том, связан ли состав микробного сообщества с генетикой.

Тим Спектор (Tim Spector) и его коллеги из Королевского колледжа Лондона занимаются изучением генетики близнецов. Они ознакомились с результатами предыдущих исследований, которые показывали, что геном человека не имеет влияния на кишечные микробиомы.

«Я сразу понял, что это не может быть правдой. Практически все аспекты, которые я изучал у близнецов, имеют генетический компонент», — рассказывает Спектор.

Спектор и Рут Лей (Ruth Ley) из Корнельского университета в Нью-Йорке совместно с коллегами из Великобритании, США и Израиля провели самое масштабное исследование вопроса влияния генетики на организацию кишечных бактерий. Учёные изучили микробиомы 977 близнецов из Великобритании, проведя анализ их кала.

Каждый из добровольцев сдал образец, который команда учёных прогнала через устройство, извлекающее фрагменты ДНК. Последние могут быть использованы для идентификации различных видов бактерий, присутствующих в образцах. Затем исследователи сравнили степень подобия кишечных бактерий у однояйцевых близнецов, которые должны быть носителями одного набора генов, и близнецов неидентичных, у которых набор генов несколько разнится.

Сравнительный анализ кишечных бактерий изначально не показал никакой разницы между идентичными и неидентичными близнецами, а это позволяет предположить, что гены не влияют на микробиомы.

Но, когда учёные взглянули на наследуемость различных типов бактерий, то обнаружилось, что некоторые виды бактерий были более схожи у идентичных близнецов, чем у неидентичных. Другими словами, оказалось, что некоторые компоненты микробиомов являются наследственными.

«Интересно, что наследуемые группы бактерий, как выяснилось, напрямую связаны с заболеваниями обмена веществ. Это может быть одним из механизмов генетического наследования таких недугов», — поясняет Спектор в пресс-релизе.

Впрочем, самой часто наследуемой группой бактерий оказалась Christensenella minuta. Добровольцы с более высоким содержанием этой бактерии в пищеварительном тракте, как правило, имели более низкий индекс массы тела, чем те участники эксперимента, у которых уровень содержания C. minuta в кишечнике был низким.

«У каждого человека в кишечнике присутствует эта бактерия. Она составляет около 1% микробиома. Однако существуют индивидуумы, у которых эта цифра превышает 10%. У таких людей самый низкий риск развития ожирения», — говорит Спектор, чья статья в соавторстве с коллегами вышла в журнале Cell.

Завершив эксперименты с участием добровольцев, исследователи решили проверить свои выводы в ходе опытах на мышах. Учёные вырастили грызунов без микроорганизмов вообще, после чего разным особям пересаживали различные колонии бактерий. Мыши, которые получили образец с низким содержанием Christensenella, набрали значительно больший вес в кратчайшие сроки, чем те животные, которые получили колонию, богатую этим микроорганизмом.

Спектор утверждает, что вряд ли склонность к ожирению зависит от одного лишь уровня бактерии Christensenella в кишечнике. Однако дальнейшие опыты покажут, как можно манипулировать составом этих организмов, и как сделать это максимально безопасно.