Bacillota (бывшие Firmicutes): «бактерии полноты», которых нет

Если вы когда-нибудь сдавали анализ кишечной микрофлоры и получали в ответ диаграмму, самый длинный столбик там, скорее всего, назывался Firmicutes. А рядом могло быть написано что-то вроде «склонность к набору веса». Давайте спокойно разберёмся, что на самом деле известно про этот столбик — и про группу бактерий, которая теперь носит другое имя.

Что такое Bacillota

Bacillota — это тип бактерий. «Тип» здесь не бытовое слово, а ступень классификации: самая крупная ветвь бактериального древа, примерно как «хордовые» среди животных. У большинства его членов толстая однослойная клеточная стенка (по методу Грама они красятся положительно; исключение — Negativicutes, которые красятся отрицательно), а в их ДНК сравнительно мало букв Г и Ц из четырёх букв генетического алфавита. Поэтому в старых учебниках их называли «грамположительными с низким содержанием ГЦ».

Имя новое. Десятилетиями тип назывался Firmicutes — с латыни «крепкая кожа». В 2021⍽году ¹ Международный комитет по систематике прокариот включил ранг типа в свой кодекс наименований, и Орен с Гэррити официально опубликовали стандартные имена для 42⍽типов ¹; каждое имя построено на роде-«эталоне». Firmicutes стали Bacillota — по роду Bacillus. С самими бактериями ничего не случилось; поменялась только табличка на двери. Старое имя вы ещё долго будете встречать почти в любом коммерческом анализе и во всех статьях до переименования, поэтому здесь мы пользуемся обоими.

Где они живут в нас

В основном в толстой кишке. Когда в 2005⍽году ² Экбург с коллегами из Стэнфорда прочитали 13⍽355 ² фрагментов бактериального гена-«паспорта» (гена рибосомной РНК) со слизистой толстой кишки и из стула здоровых взрослых, двумя главными типами оказались Firmicutes и Bacteroidetes, а большинство фрагментов принадлежало видам, которых никто никогда не выращивал в лаборатории ². Эта картина с тех пор не поменялась. Проект «Микробиом человека», обследовав здоровых взрослых по многим участкам тела, показал: даже здоровые люди заметно различаются по набору микробов, и у каждого участка тела свои жильцы ³. Каталог MetaHIT дал масштаб: 3,3⍽млн ⁴ разных микробных генов в стуле 124⍽⁴ европейцев — примерно в 150⍽раз ⁴ больше, чем генов у самого человека, — и не меньше 160⍽⁴ распространённых видов бактерий у каждого участника.

Кишечником Bacillota не ограничиваются. Лактобактерии — тоже этот тип — преобладали в четырёх из пяти ⁸ вариантов сообщества, которые Равель с коллегами нашли, прочитав ДНК вагинального микробиома 396⍽⁸ женщин без жалоб. А Staphylococcus aureus, ещё один член типа, живёт в основном в носу: обзор Вертхайма в The Lancet Infectious Diseases называет нос его главным местом обитания у человека ¹³.

Что они делают для нас

Начнём с механизма — польза вытекает из него. Клетчатка и устойчивый крахмал доходят до толстой кишки непереваренными. Кишечные бактерии сбраживают их в короткоцепочечные жирные кислоты, и двум из них — бутирату и пропионату — обзор Луи и Флинта приписывает целый ряд полезных для здоровья функций; бутират — любимое топливо клеток, выстилающих толстую кишку ⁵. Главные производители бутирата, которых они описывают, — Faecalibacterium prausnitzii, Eubacterium rectale и группа Roseburia — все из Bacillota, и они подкармливают друг друга: лактат или сукцинат одного вида становится сырьём для другого ⁵.

У самого изученного из них есть собственные данные. Сокол с коллегами наблюдали больных болезнью Крона после операции и увидели: чем меньше F. prausnitzii на слизистой кишки, тем выше риск рецидива через 6⍽месяцев ⁶. В пробирке эта бактерия заставляла клетки человеческой крови выделять заметно меньше IL-12 и интерферона-гамма — сигналов, разгоняющих воспаление, — и больше IL-10, сигнала, который воспаление гасит; а жидкость, оставшаяся после её выращивания, выключала NF-κB — белок-«рубильник» воспаления ⁶. Важная оговорка. Лечили в том исследовании мышей с химически вызванным колитом, а не людей. Это правдоподобный механизм, а не доказанное лекарство.

Есть и приём для выживания. Браун с коллегами из Института Сенгера сумели вырастить 137⍽⁷ видов из стула здоровых людей, которые до того считались «некультивируемыми», и по их геномам вышло, что не меньше 50–60⍽% ⁷ родов кишечных бактерий образуют стойкие споры. Большинство спорообразующих — Bacillota. Спора позволяет бактерии, которая боится кислорода, пережить дорогу от одного человека к другому — скорее всего, именно так это сообщество и передаётся между людьми ⁷.

Что они делают против нас

В том же типе — часть самых серьёзных возбудителей, которых мы носим. Clostridioides difficile — спорообразующий член Bacillota, который захватывает толстую кишку, когда антибиотики убрали его конкурентов. По активному наблюдению в 10⍽регионах ¹² США Лесса с коллегами оценили: 453⍽000 ¹² заражений и около 29⍽000 ¹² смертей за один только 2011⍽год ¹²; 65,8⍽% ¹² случаев были связаны с медицинской помощью, а у людей 65⍽лет ¹² и старше заболеваемость была в 8,65⍽раза ¹² выше, чем у более молодых взрослых. Staphylococcus aureus — другой повседневный пример: обзор Вертхайма отмечает, что носители в носу чаще заболевают инфекцией от собственного штамма, а растущая устойчивость этого микроба к антибиотикам осложняет лечение по всему миру ¹³.

Заметьте, что у этих двух общего с полезными членами типа: спора, толстая стенка, упорство. То, что делает Bacillota стойкими союзниками, делает их возбудителей трудновыводимыми.

Про «соотношение полноты» — честно

Теперь про столбик. В 2006⍽году ⁹ Лей, Тернбо, Кляйн и Гордон сообщили в Nature, что у 12⍽⁹ добровольцев с ожирением доля Bacteroidetes была ниже, чем у худых, и что она росла по мере похудения на двух ⁹ низкокалорийных диетах. Парное исследование на мышах показало: «микробиом полных» извлекает из еды больше энергии, и это свойство передаётся мышам, выращенным без единого микроба ¹⁰. Из этих статей соотношение Firmicutes/Bacteroidetes ушло в народ как переключатель «полный — худой».

Дальнейшие данные этого не подтвердили. Мань с коллегами в 2020⍽году ¹¹ пересмотрели литературу и нашли сплошные противоречия: различия между людьми объяснялись тем, как брали пробу, каким методом читали ДНК и как плохо описали образ жизни, ничуть не хуже, чем весом. Их вывод, их же словами: сейчас трудно связать это соотношение с определённым состоянием здоровья и тем более считать его признаком ожирения ¹¹. Так что высокий столбик Bacillota в анализе — не диагноз. Это снимок типа, в котором живут и производители бутирата, которым питается стенка вашей кишки, и возбудители, о которых беспокоится больница, — и столбик не скажет, кто из них у вас.