Характеристика взаимодействия пищевого холестерина с микробиомом кишечника мыши и человека.

Природная микробиология, том 7, страницы 1390–1403 (2022 г.) Процитировать эту статью

17 тысяч доступов

17 цитат

146 Альтметрика

Подробности о метриках

Потребление пищевых липидов, таких как холестерин, модулирует микробиом кишечника, что приводит к последствиям для здоровья хозяина за счет производства метаболитов, полученных из микробиома. Несмотря на влияние на метаболизм хозяина, было охарактеризовано ограниченное количество специфических взаимодействий микробиома кишечника с липидами, полученными из пищи. Частично это связано с тем, что получение разрешения на видовом уровне ответственных таксонов может быть сложной задачей, и необходимы дополнительные подходы для идентификации важных для здоровья метаболитов, образующихся в результате взаимодействия холестерина и микробиома. Здесь мы выполнили спектрометрию последовательности сортировки биоортогональной метки, рабочий процесс, основанный на химии кликов, для профилирования специфичных для холестерина взаимодействий хозяина и микроба. Мышей подвергали воздействию алкин-функционализированного варианта холестерина и ампликона гена 16S рибосомальной РНК. Секвенирование образцов фекалий выявило полученные из рациона взаимодействующие с холестерином микробы из родов Bacteroides, Bifidobacterium, Enterococcus и Parabacteroides. Метагеномный анализ методом дробовика обеспечил разрешение на видовом уровне микробов, взаимодействующих с холестерином, поступающих с пищей, с обогащением активности, подобной желчной кислоте и сульфотрансферазе. Используя нецелевую метаболомику, мы определили, что холестерин превращается в сульфат холестерина специфичным для Bacteroides способом с помощью фермента BT_0416. У мышей, моноколонизированных Bacteroides thetaiotaomicron, лишенных Bt_0416, наблюдались измененные уровни холестерина и сульфата холестерина хозяина по сравнению с мышами дикого типа, что выявило ранее нехарактерную микробиомную трансформацию холестерина и механизм зависящего от микробиома вклада в фенотип хозяина. Более того, идентификация холестерин-чувствительной сульфотрансферазы у Bacteroides предполагает наличие зависимых от диеты механизмов изменения метаболизма холестерина, специфичного для микробиома. В целом, наша работа идентифицирует многочисленные микробы, взаимодействующие с холестерином, что имеет значение для более точного регулирования гомеостаза холестерина хозяина с учетом микробиома.

Диета является определяющим фактором, определяющим функцию кишечного микробиома, что имеет важные последствия для благополучия человека1,2,3. Потребление жиров с пищей может определять структуру сообщества микробиома4,5,6, но то, как различные классы жиров и липидов взаимодействуют с конкретными членами микробиома кишечника, вызывая изменения в здоровье хозяина, не совсем понятно. Лучшее понимание того, как различные липиды взаимодействуют с микробиомом, позволит более эффективно использовать диету в попытках точно модулировать функцию кишечного микробиома. Одним из пищевых липидов, микробная обработка которого имеет серьезные последствия для метаболического здоровья хозяина, является холестерин, животный липид, необходимый для различных биологических процессов, включая динамику мембран, транспорт липидов и молекулярную передачу сигналов7,8. Холестерин поступает либо с пищей, либо посредством биосинтеза de novo в печени8. Пищеварительная система выделяет холестерин вместе с другими компонентами желчи в тонкий кишечник во время пищеварения9. Нарушения гомеостаза холестерина, такие как гиперхолестеринемия, связаны с развитием атеросклеротических поражений и сердечно-сосудистых заболеваний10,11.

Детерминанты циркулирующего холестерина, особенно холестерина липопротеинов низкой плотности, включают генетические и диетические факторы12,13,14. Также было показано, что микробиом кишечника играет роль в биологии холестерина, связанного с хозяином, включая те, которые модулируют холестерин липопротеинов низкой плотности15,16. Например, предыдущая работа установила, что микробиом кишечника человека также может метаболизировать холестерин, где Кенни и соавт. охарактеризовать превращение холестерина в копростанол кишечными микробами17. Увеличение содержания копростанола в стуле людей было связано со здоровыми липидными профилями, что позволяет предположить, что микробиом через холестерин играет роль в регулировании процессов организма хозяина. Комплексный анализ выявил бактериальные гены, ответственные за биосинтез копростанола; однако идентичность дополнительных бактериальных генов и видов кишечных бактерий, ответственных за взаимодействие с холестерином, поступающим с пищей, остается неясной. Более того, хотя на сегодняшний день описано несколько трансформаций желчных кислот, зависимых от микробов кишечника, насколько нам известно, переход холестерин-копростанол, по-видимому, является единственной трансформацией холестерина, выявленной для кишечных микробов18,19,20.