ОРИГИНАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
Структура и нейрометаболический потенциал микробиоты кишечника у здоровых детей разного возраста
1 Институт общей генетики имени Н. И. Вавилова, Москва, Россия
2 Психиатрическая клиническая больница № 1 имени Н. А. Алексеева, Москва, Россия
Для корреспонденции: Алексей Сергеевич Ковтун
ул. Губкина, д. 3, г. Москва, 119991; moc.liamg@52sanutvok
Финансирование: исследование выполнено при поддержке гранта РНФ, № 20-14-00132.
Соблюдение этических стандартов: исследование одобрено этическим комитетом Российского национального исследовательского медицинского университета имени Н. И. Пирогова (протокол № 165 от 22 мая 2017 г.). Родители детей подписали согласие на участие в исследовании.
Вклад авторов: А. С. Ковтун — разработка алгоритма, проведение биоинформатического анализа, участие в создании каталога, интерпретации и визуализации данных; О. В. Аверина — участие в разработке методологии, создании каталога, интерпретации данных и подготовки статьи; Е. У. Полуектова — участие в разработке методологии и создании каталога; Г. П. Костюк и В. Н. Даниленко — разработка общей концепции и методологии исследования и участие в интерпретации данных.
В последние годы большое внимание уделяется изучению влияния кишечной микробиоты на здоровье детей, в том числе психическое. Целью данной работы было определить изменения в таксономическом составе и содержании бактериальных генов, кодирующих ферменты, участвующие в метаболизме нейроактивных соединений, в метагеноме микробиоты кишечника детей младшего и подросткового возраста. Данные для анализа были получены при помощи секвенирования полного метагенома. Для определения изменения представленности бактериальных генов и метагеномных сигнатур использовали разработанный биоинформатический алгоритм и каталог гомологов генов. В результате построена коровая нейрометаболическая сигнатура кишечной микробиоты здоровых детей младшего возраста, включающая в себя виды Bacteroides uniformis, Faecalibacterium prausnitzii и Lachnospiraceae bacterium и гены, участвующие в образовании уксусной, пропионовой и масляной кислот, глутамата и ферментов с антиоксидантной активностью. Сравнение метагеномов детей разных возрастных групп показало статистически значимое (P-value < 0,1) изменение представленности для 3 родов бактерий и 18 видов. Альфа-разнообразие микробиоты подростков выше как на родовом, так и на видовом уровнях. Кроме того, в микробиоте подростков повышена (P-value < 0,1) представленность генов, кодирующих ферменты, участвующие в образовании короткоцепочечных жирных кислот, глутамата, триптофана и ферментов с антиоксидантной активностью и деградации гистидина, конъюгации линолевой кислоты. Полученные результаты подтверждают имеющиеся данные об увеличении биоразнообразия и развитии функциональных свойств кишечного микробного сообщества со взрослением человека.
Ключевые слова: микробиота кишечника, ось кишечник-мозг, метагеномные сигнатуры, развитие нервной системы, нейроактивные соединения