На микробиом кишечника больше влияют условия жизни, чем наследственность

Известно, что на микробиом кишечника человека влияют различные болезни: метаболические заболевания, нарушения в работе желудочно-кишечного тракта и даже психические расстройства. Вместе с тем понятие «здорового микробиома» остается расплывчатым. Ученые из Нидерландов проанализировали микробиомы 8208 человек из 2756 семей, а также 241 фактор, связанный с организмом-хозяином и окружающей средой. Информацию ученые получали как из опросов, так и из анализов людей и данных об их местожительстве.

Всего в базу данных вошли 1253 таксона микроорганизмов и 733 вида. Из них 257 таксонов встречались более чем у 5% индивидов и были включены в дальнейший анализ. Девять видов авторы назвали «основными», так как они были обнаружены более чем у 95% испытуемых: Subdoligranulum sp., Alistipes onderdonkii, Alistipes putredinis, Alistipes shahii, Bacteroides uniformis, Bacteroides vulgatus, Eubacterium rectale, Faecalibacterium prausnitzii и Oscillibacter sp.

Бактерии всех микробиомов формируют два кластера: один из них определяется присутствием, а другой отсутствием Prevotella copri. Присутствие P. corpi связано со сниженным риском синдрома раздраженного кишечника и в целом с более здоровым фенотипом.

Исследуя представителей одних и тех же семей, ученые проанализировали вклад наследственности и совместного проживания в состав микробиома. Наследовались 6,6% всех исследуемых таксонов, и наивысшая наследуемость наблюдалась у протеобактерий. При этом зависимыми от совместного проживания были признаны 48,6% исследуемых таксонов.

Далее авторы проанализировали связь микробиома с фенотипическими проявлениями. Прежде всего они попытались определить «здоровый» микробиом. У людей с различными заболеваниями была повышена доля видов Anaerotruncus, Ruminococcus, Bacteroides, Holdemania, Flavonifractor, Eggerthella и Clostridium и понижена доля Faecalibacterium, Bifidobacterium, Butyrivibrio, Subdoligranulum, Oxalobacter, Eubacterium и Roseburia. Наибольшее влияние на микробиом оказывают сердечно-сосудистые заболевания, нарушения обмена веществ и желудочно-кишечные расстройства. Метаболически эффект от изменения микробиома выражается в увеличении биосинтеза ряда малых молекул, а также в снижении синтеза аминокислот, дезоксирибонуклеозидов и нуклеотидов, переходе к анаэробному метаболизму. Лекарства также влияют на микробиом — если попытаться исключить влияние фактора присутствия болезни, то наибольшее влияние оказывают ингибиторы протонной помпы и антибиотики.

Условия, в которых человек вырос, также оказывают значительное влияние на микробиом. Так, у детей, выросшей в сельской местности, повышен уровень ряда микроогранизмов, ассоциированных со здоровьем в целом. Влияние оказывали также такие факторы, как курение родителей в период детства человека (эффект аналогичен самостоятельному курению, но более слабый) и даже наличие в детстве домашнего питомца.

Во взрослом возрасте со «здоровым» микробиомом оказались ассоциированы проживание в сельской местности, наличие питомца и количество зелени в окружающей среде. Прослеживаются также ассоциации микробиома с уровнем дохода — вероятно, здесь имеет место комплексное влияние большого числа факторов, в том числе перечисленных выше.

Диета, особенно основанная на международных рекомендациях по питанию (LLDS), оказывает большое влияние на микробиом (наблюдаются изменения в 79 из 257 таксонов). Также выявлено влияние потребления алкоголя, гликемической нагрузки, белковой диеты и углеводов.

Несмотря на все наблюдения, авторы смогли объяснить лишь 15% индивидуальных различий в составе микробиома и его функциях. Это связано с тем, что микробиом кишечника отличается высочайшим разнообразием и содержит редкие таксоны, которые сложно отличить от артефактов.