Микробиом инуитов уникален по составу и функциям

Инуиты населяют приполярные регионы земного шара. Они сохраняют уникальную геномную архитектуру, так как почти не смешиваются с другими популяциями. Кроме того, они придерживаются традиционных привычек в питании: их диета обогащена продуктами животного происхождения (рыбой и мясом морских млекопитающих) и отличается от диеты промышленного общества (мало растительных волокон и много жира). В то же время большинство изученных сельских популяций потребляют много растительных волокон и мало продуктов животного происхождения. Таким образом, инуиты стоят особняком.

Названные выше особенности инуитов должны были сформировать уникальный по своей структуре кишечный микробиом, однако существующие работы в этой области охватывают лишь небольшие группы инуитов — жителей Нунавута (самый большой регион в составе Канады; расположен в северной части страны). В новой работе ученые обратились к инуитам, проживающим в Нунавике — районе, который занимает половину Северного Квебека (Канада), лежащую выше 55-й параллели.

С помощью метагеномного секвенирования они проанализировали фекальные образцы 275 инуитов и четырех представителей других этнических групп из Нунавика. Возраст участников составил 16–30 лет. Образцы были получены в рамках проекта Q2017. Метагеномные профили сравнили с данными из базы curatedMetagenomicData по 104 и 73 образцам от индивидов из индустриального и неиндустриального общества, соответственно.

Индивидуальное разнообразие (альфа-разнообразие) микробиомов у жителей Нунавика было значительно выше, чем у участников групп сравнения. Это может быть связано с гетерогенностью диеты: сочетания традиционной пищи с продуктами, приобретенными в магазине. При этом разнообразие внутри нунавикской группы было ниже, чем в индустриальной и неиндустриальной группах. Гомогенность микробиома инуитов может быть следствием специфических способов готовки, наиболее приемлемых в Арктике.

Ученые выделили 20 видов бактерий, доминирущих у жителей Нунавика, причем 18 из 20 видов встречались как минимум в 70% образцов этой группы. Бо́льшую часть доминирующих видов представляли бактерии родов Bacteroides и Bifidobacterium. Несмотря на большое количество животной пищи в диете, 17 из 20 видов оказались сахаролитиками и производителями короткоцепочечных жирных кислот, в основном бутирата. Некоторые из них, в том числе Bacteroides uniformis, Ruminococcus bromii и Bifidobacterium bifidum, считаются видами, обеспечивающими устойчивость микробиома и восстановления гомеостаза после воздействия антибиотиков. В индустриальной и неиндустриальной группах доминировали Bacteroides spp. и Prevotella spp., соответственно, что согласуется с литературными данными.

Ученые определили 20 видов, по которым с большой точностью можно отличить микробиомы жителей Нунавика от микробиомов представителей других популяций. В настоящее время некоторые из этих видов рассматриваются как благотворно влияющие на здоровье человека. Так, изучается способность Flavonifractor plautii регулировать иммунную систему, производитель бутирата Anaerotruncus colihominis может оказывать положительный эффект на кишечник и мозг, а Blautia spp. исследуется в качестве потенциального пробиотика.

Анализ функций нунавикского микробиома выявил два доминирующих молекулярных пути: гликолиз и разложение крахмала. Три пути биосинтеза аминокислот с разветвленными боковыми цепями были представлены слабее, чем в группах сравнения. В целом функциональный портрет микробиома жителей Нунавика соответствовал его таксономическому профилю.

По мнению ученых, полученные данные подтверждают уникальность и разнообразие микробиома нунавикских инуитов. Структура микробного сообщества отражает их образ жизни, в том числе диету и окружающие условия. В дальнейшем авторы планируют глубже изучить механизмы адаптации инуитов, используя метагеномные и метаболомные данные, а также корреляцию микробиомов с индивидуальными особенностями хозяев.