Ученые Новосибирского государственного университета, сотрудники лаборатории теоретической и прикладной функциональной геномики факультета естественных наук НГУ Александр Курильщиков и Юрий Аульченко приняли участие в международном исследовании, проводимом Департаментом генетики медицинского центра университета Гронингена. Коллектив ученых провел уникальное исследование микробиомов более 1000 человек. В результате работы специалисты пришли к выводу: как минимум 60 категорий продуктов питания и типов диет оказывают влияние на микрофлору и совокупность микробов и микробных генов, находящихся в организме. Например, люди, склонные к потреблению высококалорийной пищи и газированных напитков с большим количеством сахара, имеют сниженное биоразнообразие микробиома — что может отражаться на их здоровье. Также исследователи нашли корреляцию между применением витаминов, антибиотиков, антидепрессантов и других лекарств с изменениями во «внутренней экосистеме» человека.

Александр Курильщиков

Александр Курильщиков

В настоящее время исследованию человеческого микробиома посвящено значительное количество работ. Фактически, микробиом — это отдельный человеческий «орган», необходимый для нормального функционирования организма. В то же время наука до сих пор знает о нашем микробиоме достаточно мало, поскольку его структура крайне вариабельна и может зависеть от множества факторов.

Для того чтобы прояснить структуру взаимоотношений микробиома человека и его здоровья, группа исследователей из Департамента генетики медицинского центра университета Гронингена (один из старейших университетов в Нидерландах), при участии коллег из многих научных центров мира, в том числе Новосибирского государственного университета, провела большое популяционное исследование микробимов более 1000 человек из однородной популяции жителей Северных Нидерландов. Помимо собственно микробиомных данных для исследованной группы было собрано большое количество дополнительной информации, в том числе данные о диете, заболеваниях и их медикаментозном лечении, различных медицинских показателях. Результаты исследования опубликованы 29 апреля 2016 года в журнале Science.

Как правило, исследования микробиомов на больших выборках основаны на секвенировании (чтении нуклеотидной последовательности) одного небольшого фрагмента бактериальных геномов (обычно, ген 16S рибосомальной ДНК). Это позволяет реконструировать только таксономическую структуру исследуемого сообщества — то есть сказать, какие семейства, виды и роды бактерий обитают в микробиоме и в каком количестве.

Юрий Аульченко

Юрий Аульченко

Особенностью же проведенной работы являлось использование значительно более сложного метода анализа — массового параллельного секвенирования всего пула ДНК, присутствующего в образце. Благодаря этому исследователям удалось не только «увеличить разрешение» исследования (оценить представленность родов и видов, а также и отдельных штаммов бактерий), но и охарактеризовать функциональную структуру исследуемых микробиомов, то есть сказать, гены из каких метаболических процессов и онтологических групп присутствуют в конкретных образцах.

Среди многочисленных результатов исследования, было найдено, что как минимум 60 категорий продуктов питания и типов диеты оказывают влияние на наш микробиом.

Например, микробиомы людей, регулярно употребляющих фрукты, овощи и кисломолочные продукты, более разнообразны, то есть содержат большее количество видов и штаммов бактерий. Повышенное биоразнообразие, как было показано, связано с более хорошими значениями индикаторов здоровья. В то же время высококалорийная диета и неумеренное потребление газированных напитков снижают биоразнообразие микробиома.

Помимо диеты, было обнаружено, что с изменениями в микробиоме связано 19 типов лекарств:

PPI (регуляторы кислотности), статины (регуляторы холестерина), лаксативы (лекарства от запора), антибиотики, витамин D, бета-адреноблокаторы (против аритмии), метформин (против диабета 2-го типа), ингаляторы на основе бета-симпатомиметиков (ингаляторы для купирования астматических приступов), обезболивающие на основе опиатов, антиагрегантные препараты, анти-андрогенные оральные контрацептивы, оральные контрацептивы (объединенные), ингибиторы АПФ, биофосфонаты (против остеопороза), препараты кальция, SSRI антидепрессанты (препятствующие обратному захвату серотонина), трициклические антидепрессанты, антидепрессанты, остальные группы, фолаты (витамин B9).

Было бы очевидно ожидать влияние на микробиом таких лекарств, как антибиотики и препараты, снижающие кислотность желудка. Однако, кроме таких очевидных связей, были обнаружены ассоциации бактерий с такими препаратами, как антидепрессанты и ингибиторы АПФ (лекарства, принимаемые при сердечной недостаточности и для снижения артериального давления).

Известно, что структура человеческого микробиома сильно зависит от географии исследования. В связи с этим представляло значительный интерес, насколько хорошо найденные ассоциации воспроизводятся на других популяционных выборках. Исследовательская группа из Гронингена провела кросс-репликацию результатов с другими данными, полученными исследователями из Бельгии (чьи результаты опубликованы в том же номере журнала Science). Оказалось, что результаты согласуются более чем на 80%, что является великолепным показателем среди исследований, посвященных микробиомам.