Как хорошие кишечные бактерии помогают снизить риск развития атеросклероза

Ученые идентифицировали бактериальный кобаламин-зависимый белок, который предотвращает образование триметиламина (ТМА), путем деметилирования L-карнитина

Активность бактерии Eubacterium limosum в кишечнике снижает выработку химического вещества, которое связано с развитием закупорки артерий.

Активность «хороших» бактерий в кишечнике снижает выработку химического вещества, связанного с развитием закупоренных артерий. После производства в кишечнике это химическое вещество попадает в кровоток и далее в печень, где превращается в наиболее вредную форму (речь идет о триметиламине (ТМА) и дальнейшем образовании триметиламин-N-оксида (ТМАО) – ред.).

Исследователи из Университета штата Огайо проследили поведение бактерий до семейства белков, которые, как они подозревают, могут объяснить некоторые способы, с помощью которых полезные кишечные микроорганизмы могут способствовать здоровью человека. По сути, эти микробы конкурируют с вредными бактериями за доступ к тем же питательным веществам в кишечнике - и если хорошие бактерии выигрывают, они могут предотвратить проблемы со здоровьем, которые могут возникнуть в результате того, как организм усваивает пищу.

«За последнее десятилетие стало очевидным, что бактерии в кишечнике человека во многом влияют на наше здоровье. Организм, который мы изучали (Eubacterium limosum), влияет на здоровье, не давая проблемному химическому соединению стать хуже», - сказал Джозеф Кшицки, профессор микробиологии в Огайо и старший автор исследования. «Слишком рано говорить, может ли эта бактерия иметь терапевтическую ценность. Но это то, к чему мы стремимся».

Химическое вещество, связанное с закупоренными артериями, которые характеризуют атеросклероз, называется триметиламин, или ТМА. Он вырабатывается во время обмена веществ, когда некоторые кишечные микробы - обычно бактерии, считающиеся бесполезными для человека, - взаимодействуют с определенными питательными веществами из пищи. Среди этих питательных веществ есть L-карнитин, химическое соединение, содержащееся в мясе и рыбе, которое также используется в качестве пищевой добавки для улучшения восстановления после физических упражнений.

Джозеф Кшицки и его коллеги обнаружили, что E. limosum взаимодействует с L-карнитином в кишечнике по-другому, и это взаимодействие исключает роль L-карнитина в выработке TMA (другие питательные вещества также участвуют в выработке TMA в кишечнике).

Исследователи связывают полезное поведение бактерий с белком, называемым MtcB, ферментом, который отрезает определенные молекулы от соединений, чтобы помочь бактериям генерировать энергию и выживать. Процесс называется деметилированием и включает удаление одной метильной группы - атома углерода, окруженного тремя атомами водорода, - для изменения структуры или функции соединения.

Примечание редактора: MtcB, член суперсемейства MttB (Триметиламинметилтрансфераза) из человеческого кишечного ацетогена Eubacterium limosum, который представляет собой кобаламин-зависимую деметилазу карнитина (деметилазы - это ферменты, которые удаляют метильные (-CH₃) группы из нуклеиновых кислот, белков и других молекул).

«Бактерия делает это в своих собственных интересах, но имеет побочный эффект снижения токсичности ТМА», - сказал Кшицки. «До сих пор единственные известные микробные реакции кишечника с L-карнитином включали превращение его в плохую форму. Мы обнаружили, что бактерия, которая, как известно, является полезной, может удалить метильную группу и отправить полученный продукт по другому пути, не создавая при этом никаких других вредных соединений».

В этих взаимодействиях L-карнитин функционирует как субстрат для роста - соединение, потребляемое организмом для жизни и роста, а также мишень для ферментативной активности. В ходе исследования ученые предоставили культурам E. limosum ассортимент потенциальных субстратов, в том числе L-карнитин. Только когда L-карнитин был предложен, микроб синтезировал белок MtcB специально для отщепления метильной группы L-карнитина - по сути, MtcB является частью естественного способа потребления питательных веществ бактериями.

Кшицки сказал, что обнаружение этого значительного преимущества для здоровья у одного вида кишечных бактерий говорит о том, что еще многое предстоит узнать о том, как кишечные бактерии могут влиять на результаты здоровья, связанные с метаболизмом человека.

«MtcB является частью семейства белков с тысячами представителей, которые могут использовать различные соединения и изменять питательные вещества, потребляемые бактериями в кишечнике», - сказал он. «Эти белки могут вести себя очень сходно химически, но использование различных соединений, очевидно, может вызвать большие изменения в том, что касается биологии».

См. дополнительно:

• Микрофлора, ТМАО и атеросклероз
• ТМАО, вырабатываемый кишечной микробиотой, ассоциируется с воспалением сосудов
• Микробиота кишечника и ее влияние на развитие атеросклероза и сопутствующих сердечно-сосудистых заболеваний

См. также:

• Кишечный микробиом и сердечно-сосудистые заболевания
• Кишечный микробиом влияет на жесткость артерий
• Здоровье артерий зависит от микрофлоры кишечника

К разделам:

• Пробиотики и атеросклероз
• Кишечная микрофлора и холестерин

Источник: Материалы предоставлены Ohio State University.

Статья в журнале: Duncan J. Kountz, Edward J. Behrman, Liwen Zhang, Joseph A. Krzycki. MtcB, a member of the MttB superfamily from the human gut acetogen Eubacterium limosum, is a cobalamin-dependent carnitine demethylase. Journal of Biological Chemistry, 2020