Одна из бактерий кишечника придает сил мышцам млекопитающих

Потеря мышечной массы и сил наблюдается при саркопении и кахексии и является одной из основных причин слабости и снижения подвижности, особенно в пожилом возрасте и при хронических заболеваниях. На мышечную массу влияют упражнения и питание, но не так давно была показана роль микробиоты кишечника в регуляции метаболизма, воспаления и работы тканей организма-хозяина.

Микробиота кишечника влияет на старение организма. Старые люди с «молодой» микробиотой реже страдают от возрастных болезней. Но о влиянии микробов на здоровье мышц известно не так много. Исследователи из Нидерландов и Испании показали, что бактерия Roseburia inulinivorans функционально связана со здоровьем мышц у людей и мышей.

Доля бактерий рода Roseburia положительно коррелировала с мышечной силой у молодых взрослых и людей старшего возраста. В группе пожилых людей относительная доля R. faecis варьировала от 0 до 2,2%, R. intestinalis — от 0% до 0,7%, а R. inulinivorans — от 0% до 1,3%. В группе молодых взрослых доля R. faecis варьировала от 0% до 3,3%, R. intestinalis — от 0% до 5,5%, а R. inulinivorans — от 0% до 6,6%.

У людей старшего возраста наличие R. inulinivorans было связано с более высокой силой хвата (+29%), чем у контролей; для R. faecis и R. intestinalis такой связи не было. То же было показано для молодых взрослых.

В группе молодых взрослых относительная численность R. inulinivorans и R. intestinalis положительно коррелировала с силой жима ногами и силой жима лежа. А вот относительная численность R. faecis и R. hominis не продемонстрировала значимых связей ни с одним из этих показателей.

Бактерии рода Roseburia вводили мышам после курса антибиотика. Ни один из штаммов Roseburia не увеличил время бега до истощения по сравнению с контрольной группой. Тем не менее, R. inulinivorans вызвал заметное увеличение силы хвата передних лап, показателя мышечной функции, после 4, 6 и 8 недель лечения примерно на 30% по сравнению с контрольной группой. R. faecis и R. intestinalis такого эффекта на имели. У мышей, получавших R. inulinivorans, наблюдался больший размер мышечных волокон по сравнению с контрольной группой.

Метаболомный анализ содержимого слепой кишки после введения R. inulinivorans не показал роста числа короткоцепочечных жирных кислот. Тогда авторы посмотрели на аминокислоты. У мышей, получавших R. faecis, наблюдался значительно более низкий уровень аспартата, 3-метил-2-оксовалерата, малата и валерата в слепой кишке по сравнению с контрольной группой. Под действием R. intestinalis значительно снижался уровень лактата и аспартата. А вот R. inulinivorans снижал уровни метионина, лейцина, изолейцина, аланина, валина, лизина и 5-аминопентаноата в слепой кишке.

R. inulinivorans также менял уровни метаболитов плазмы (разница была показана для 492 метаболитов по сравнению с контролями). R. inulinivorans снизил концентрации метаболитов, участвующих в биосинтезе аминокислот, метаболизме бета-аланина, АТФ-связывающих кассетных (ABC) транспортерах и биосинтезе аминоацил-тРНК, одновременно повышая концентрации метаболитов, связанных с биосинтезом жирных кислот и взаимодействием нейроактивных лигандов с рецепторами.

У мышей, получивших R. inulinivorans, были выявлены значительные различия в содержании 65 мышечных метаболитов по сравнению с контрольной группой. R. inulinivorans увеличила содержание метаболитов, связанных с метаболизмом пуринов и пентозофосфатным путем, а также с превращениями глюкуронатов. Напротив, содержание нескольких метаболитов снизилось, включая те, которые участвуют во взаимодействиях нейроактивных лигандов с рецепторами и ABC-транспортерах.

У пожилых людей (старше 65 лет) уровень R. inulinivorans был значительно ниже по сравнению с молодыми людьми (от 18 до 25 лет), в то время как существенных различий в уровнях R. faecis и R. intestinalis не наблюдалось.

Таким образом, R. inulinivorans играет важную роль в мышечной силе и метаболизме. Доля R. inulinivorans положительно коррелировала с мышечной силой во всех возрастных группах и снижалась у пожилых людей по сравнению с молодыми. У мышей эта бактерия повышала силу хвата и увеличивала размер мышечных волокон. Эти эффекты, по-видимому, сопровождаются изменениями в метаболизме аминокислот и активацией пуринового и пентозофосфатного пути в мышцах, а не образованием короткоцепочечных жирных кислот.

Трансплантация фекальной микробиоты вылечила фибромиалгию