В последнее десятилетие исследования, направленные на понимание роли хологенома, вышли на новый уровень благодаря достижениям в области высокопроизводительного секвенирования следующего поколения (NGS), которые помогли точно идентифицировать виды микроорганизмов и связанные с ними метаболические пути. Хологеном описывает генетическую совокупность генов-хозяина и симбиотических/мутуалистических микробных генов [1]. Опубликовано множество работ по изучению таксономической представленности микробиоты кишечника при различных физиологических и патологических состояниях. Многие исследователи уделяют пристальное внимание изучению роли дисбиоза при развитии ожирения и сахарного диабета [2], неспецифического язвенного колита [3] и других заболеваний кишечника [4–6]. Не вызывает сомнения тот факт, что микробиота кишечника является одним из основных игроков в развитии метаболических заболеваний и так называемого «метаболического воспаления» [7]. Известно, что метаболиты, образуемые микробиотой, выполняют роль сигнальных молекул [8]. Установлено, что индол-3-этанол, индол-3-пируват и индол-3-альдегид через арилуглеводородные рецепторы (AhR) энтероцитов регулируют целостность апикального соединительного комплекса и обеспечивают нормальную проницаемость кишечника [9, 10]. Таким образом, микробные метаболиты триптофана (MICT) модулируют барьерную функцию кишечника и устойчивость к кишечным патогенам [11]. Однако до сих пор мало данных о регуляции триптофановыми производными ферментов микробиоты кишечника. В связи с чем одной из задач нашего исследования было установить взаимосвязь прогностической представленности генов ферментов у кишечного микробиома с содержанием триптофановых катаболитов.

Многие исследователи проводят анализ особенностей таксономического состава микробиоты кишечника в норме и при различных патологиях [12, 13], включая ожирение, или изучают содержание катаболитов триптофана в кале, которые с большой вероятностью образуются исключительно микробиотой [8]. Однако все это еще предстоит доказать, так как состав микробиоты для больных с ожирением еще до конца не изучен [12]. Некоторые авторы считают индол-3-ацетат исключительно микробиотическим метаболитом [13], но при этом у человека экспрессируется фермент, который потенциально может образовывать данный метаболит. Это фермент, который превращает индол-3-ацетальдегид в индол-3-ацетат, — альдегиддегидрогеназа (ЕС: 1.2.1.3) [14]. В связи с чем второй задачей нашего исследования было оценить согласованность изменений содержания триптофановых метаболитов и ферментов, которые потенциально могут принимать участие в их продукции. В настоящее время принято считать, что к MICT относят: индол, триптамин, скатол, индол-3-пируват, индол-3-лактат, индол-3-акрилат, индол-3-пропионат, индол-3-ацетамид, индол-3-этанол, индол-3-альдегид и индол-3-ацетальдегид [8]. Необходимо отметить, что из всех MICT самая высокая концентрация в кишечнике установлена для индола, который является как молекулой quorum sensing (QS) микробиоты, так и сигнальной молекулой в организме человека [15]. К основным MICT общепринято также относить индол-3ацетат и индол-3-лактат [16]. Триптофан, получаемый из пищи, может метаболизироваться в индол-3-ацетат микробиотой кишечника через индол-3-ацетамидный путь при катализе триптофанмонооксигеназой (ЕС: 1.13.12.3) и индол-3-ацетамидгидролазой (ЕС: 3.5.1.4). Индол-3-лактат образуется из индол-3пирувата в результате реакции восстановления, которую катализирует ароматическая 2-оксокислотредуктаза (ЕС: 1.1.1.110), тогда как индол-3-пируват образуется благодаря трем ферментам: триптофантрансаминазе (ЕС: 2.6.1.27), L-триптофанпируватаминотрансферазе (ЕС: 2.6.1.99) и оксидазе-L-аминокислот (ЕС: 1.4.2.2). Дальнейшее превращение индол-3-лактата возможно в индол-3-акрилат ферментом 3-(арил)-акрилоилКоА(арил)лактат-КоА-трансферазой (ЕС: 2.8.3.17) [17]. Следует отметить, что метаболит, который образуется из индол-3-лактата (индол-3-акрилат), активирует фермент индолпируватдекарбоксилазу (ЕС: 4.1.1.74), который принимает участие в превращении индол-3-пирувата по индол-3-ацетатному пути [17] (рис. 1).

В работах, посвященных изучению ожирения, показано, что происходит повышение концентрации индол-3-ацетата, индол-3-лактата и индола в крови больных [8, 18]. В то же время многие авторы описывают таксономическое обеднение микробиоты у больных с ожирением [19, 20]. Доказана роль индол-3-ацетата и индол-3-пропионата в подавлении воспаления, которое способствует ремоделированию жировой ткани и развитию инсулинорезистентности [21]. Не вызывает сомнений, что коррекция диеты значимо меняет таксономический состав микробиоты в кишечнике. Однако насколько стойкими будут эти изменения и как быстро произойдет возврат к характерному для ожирения фенотипу дисбиоза, ответить пока сложно, и очень часто эти показатели будут носить индивидуальный характер для каждого конкретного больного [22].

Таким образом, остается открытым вопрос о составе продуцентов отдельных метаболитов триптофана, гомеостатической стабильности этого состава в норме и при ожирении, а также места этих метаболитов в общем метаболическом профиле микробного сообщества кишечника и их влияние на ферментативный ландшафт микробиома кишечника. Под «ферментативным ландшафтом» (представленностью генов ферментов) мы понимаем наличие и содержание (в условных единицах) генов различных ферментов, т. е. возможное ферментативное присутствие в соответствии с представленностью ДНК микроорганизмов, которые потенциально могут экспрессировать тот или иной фермент.

Целью нашего исследования было изучение содержания метаболитов обмена триптофана в экстрактах кала и их взаимосвязи с прогностической представленностью генов ферментов микробиома кишечника у больных ожирением.

ПАЦИЕНТЫ И МЕТОДЫ

Группа исследования

Обследовано 223 пациента, средний возраст которых составил 39,9 ± 4,2 года. Сформированы две клинические группы. Группа 1 (n = 109) — контрольная группа здоровых добровольцев, не имеющих ожирения и/или метаболического синдрома, со средним индексом массы тела (ИМТ) — 19,8 [18,5–22,0] кг/м² и объемом талии (ОТ) — 73,0 [68,0–74,5] см. Критерии включения в группу 1: возраст от 30 до 50 лет, ИМТ < 25 кг/м², ОТ < 80 см для женщин и < 94 см для мужчин; отсутствие приема антибиотиков, пребиотических и пробиотических препаратов в течение трех месяцев до включения в исследование подписанное информированное согласие на участие в исследовании. Критерии исключения из группы 1: беременность и грудное вскармливание, декомпенсация хронических заболеваний, наличие онкопатологии, наследственные патологии триптофанового обмена в анамнезе, острые респираторные вирусные инфекции; любые заболевания желудочно-кишечного тракта (в том числе неспецифический язвенный колит, болезнь Крона, синдром раздраженного кишечника); депрессия; алкоголизм и отсутствие ожирения и/или метаболического синдрома. Группа 2 (n = 114) — группа наблюдения с ожирением и/или метаболическим синдромом со средним ИМТ — 33,0 [31,0–36,0] кг/м² и ОТ — 90,0 [96,0–105,0] см. Критерии включения в группу 2: возраст от 30 до 50 лет, ИМТ — 30–34,9 кг/м², ОТ > 80 см для женщин и > 94 см для мужчин; отсутствие приема антибиотиков, пребиотических и пробиотических препаратов в течение трех месяцев до включения в исследование, подписанное информированное согласие на участие в исследовании. Критерии исключения из группы 2: беременность и грудное вскармливание, декомпенсация хронических заболеваний, наличие онкопатологии, наследственные патологии триптофанового обмена в анамнезе, острые респираторные вирусные инфекции; любые заболевания желудочно-кишечного тракта (в том числе неспецифический язвенный колит, болезнь Крона, синдром раздраженного кишечника); депрессия; алкоголизм. Пациенты групп наблюдения не придерживались какой-либо диеты. От каждого участника исследования был получен образец фекалий. С целью минимизации влияния климатических условий, характера питания и этнических факторов на кишечный микробиом в исследование были включены лица, проживающие на одной территории (Ростовская область и город Ростов-на-Дону) в осенне-летний период.

Хроматографический анализ

От всех участников исследования были получены образцы кала согласно протоколу исследования. Транспортировку и хранение образцов осуществляли с соблюдением холодовой цепи при температуре не выше –40 °С.

Количественный анализ метаболитов обмена триптофана в кале проводили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием (ВЭЖХ-МС/МС). Анализ проводили при помощи жидкостного хроматографа Agilent 1290 (Agilent inc.; США) с системой автоматического ввода образцов, термостатом колонки и дегазатором. Для подготовки образцов кала его лиофилизировали до сухого остатка, далее навеску около 5 мг экстрагировали 50% метанолом в воде с добавлением внутреннего стандарта и аскорбиновой кислоты. После центрифугирования образец анализировали методом ВЭЖХ-МС/МС.

Хроматографическое разделение проводили с использованием аналитической колонки Discovery PFP HS F5 (2,1 × 150 мм; 3 мкм, Supelco Inc, St. Louis, Missouri,

USA). Для детектирования использовали массспектрометрический детектор на основе тройного квадруполя Agilent 6470 (Agilent inc.; США) MRM и электрораспылительной ионизацией. Характеристические для каждого соединения родительские и дочерние ионы для режима MRM, а также параметры ионизации и диссоциации оптимизировали с использованием стандартов исследуемых метаболитов. Полученный сигнал обрабатывали при помощи программного обеспечения Masshunter (Agilent inc.; США).

Температуру колонки и скорость потока устанавливали на 40 °С и 0,4 мл/мин соответственно. Подвижные фазы состоят из 0,1% водного раствора муравьиной кислоты (фаза А) и ацетонитрила (фаза В). Программа градиента была следующей: 0 мин — 1% В; 4 мин — 10% В; 9 мин — 90% В; 10 мин — 90% В; 10,1 — 1% В; 12 мин — 1% B. Ионизация электрораспылением работала в положительном режиме. Основные параметры МС были следующими: температура газа — 300 °С; расход газа — 8 л/мин; газ для распыления — 20 фунтов на квадратный дюйм; нагреватель защитного газа — 300; расход защитного газа — 10 л/мин; капиллярное напряжение — 3500 кВ. 

Расчет концентраций метаболитов проводили методом внутреннего стандарта (2-гидроксиникотиновая кислота). Стандарты определяемых соединений готовили с использованием искусственной матрицы, содержащей бычий сывороточный альбумин и хлорид натрия. В матрицу добавляли исследуемые метаболиты и проводили подготовку согласно методике анализа.

Методика была валидирована по показателям селективности, линейности, точности, воспроизводимости, матричному эффекту и стабильности аналита. Валидацию проводили в соответствии с руководством по валидации биоаналитических методик FDA. Образцы кала лиофилизировали до сухого остатка, затем образец массой около 5 мг экстрагировали 50%-ным раствором метанола в воде с добавлением внутреннего стандарта и аскорбиновой кислоты. Пробоподготовку проводили следующим образом: 100 мкл каловых спиртовых экстрактов (калибраторы или КК) смешивали с раствором внутреннего стандарта 10 мкл исходного раствора, 10 мкг/мл раствора 2-гидроксиникотиновой кислоты и 400 мкл ацетонитрила. Затем смесь встряхивали, центрифугировали в течение 10 мин при 13 000 об./мин и выпаривали досуха в вакуумном центрифужном испарителе при 37 °С. Остатки далее восстанавливали 100 мкл раствора 0,02% аскорбиновой кислоты в 10%-м метаноле, центрифугировали и переносили в пробирку для ЖХ-МС. 5 мкл экстракта вводили в жидкостный хроматограф для последующего анализа методом ВЭЖХ– МС/МС.

Секвенирование (V3-V4 региона) гена 16S рРНК

Из образцов фекалий проводили выделение бактериальной ДНК с использованием наборов QIAamp Fast DNA Stool Mini Kit (QIAGEN GmbH; Германия). Полученную бактериальную ДНК амплифицировали с использованием праймеров, специфичных к вариабельному участку V3-V4 гена 16S рРНК. После очистки смеси парамагнитными частицами AMPure XP (Beckman Coulter; США) ПЦР-продукты индексировали с помощью индекс-праймеров Nextera XT Index Kit (Illumina, Inc.; США). Повторно выполняли очистку смеси парамагнитными частицами и сформированные библиотеки секвенировали на платформе MiSeq (Illumina, Inc.; США) согласно протоколу производителя.

Техническая обработка результатов секвенирования

Для полученных ридов был проведен контроль качества с помощью программы fastQC по следующим критериям: 1) распределение качества оснований — минимум 90% с качеством > 25; 2) распределение длины ридов — минимум 90% прочтений достигают длины в 300 нуклеотидов; 3) максимальный процент неопределенных оснований — 1.

Полученные последовательности генов были проанализированы с помощью программы «QIIME v.1.9.1» с использованием референсной базы данных «Greengenes v.13.8» с 97%-ным порогом сходства между последовательностями. Данные представленности бактериальных таксонов в общем пуле ридов были получены в долях (от 0 до 1), рассчитанных на основе количества картированных ридов для каждого таксона. Для характеристики альфа-разнообразия кишечного микробиома было рассчитано общее количество наблюдаемых операционных таксономических единиц (Observed OTUs). Операционная таксономическая единица — суррогатный таксономический уровень, результат кластерного объединения результатов секвенирования генов 16s РНК бактерий.

Биоинформационный анализ

Первичную обработку данных секвенирования и получение списка OTU осуществляли в программе «QIIME v.1.9.1» [23]. Вторым этапом проводили анализ предположительной метаболической роли участников микробиоты путем реконструкции ненаблюдаемых состояний при помощи PICRUSt [24].

Изучение прогностической представленности генов ферментов проводили с использованием биоинформационного анализа, в процессе которого было предусмотрено сопоставление данных метагеномного секвенирования с базой данных энциклопедии KEGG Enzymes, при помощи PICRUSt [24]. Результаты анализа прогностической представленности генов ферментов указаны в относительных единицах, и их можно сравнивать между образцами и когортами исследуемых групп в рамках одного проекта.

Статистический анализ результатов исследования проводили с использованием пакета программы STATISTICA 12.0 (StatSoft Inc; США). Все полученные массивы данных были проверены на нормальность распределения с использованием критерия Шапиро–Уилка. Распределение носило нормальный характер и данные были представлены в виде среднего и стандартного отклонения.

В таблицах приведен коэффициент корреляции Спирмена. Корреляционный анализ проведен с оценкой статистической значимости коэффициента корреляции. Статистически значимым различие принимали при p < 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Содержание катаболитов триптофана в кале

При анализе содержания триптофановых катаболитов в кале нами установлено, что доминантными MICT являются индол и индол-3-лактат (табл. 1).

В кале взрослых больных ожирением статистически значимо снижена концентрация восьми метаболитов обмена триптофана по сравнению со здоровыми донорами: индол-3-лактата, хинолиновой кислоты, 3-гидросииндолацетоуксусной кислоты, антраниловой кислоты, ксантуреновой кислоты, индол-3-карбоксальдегида, индол-3-акрилата и индол-3-пропионата. Следует отметить, что содержание индол-3-лактата в кале у больных с ожирением резко снижено, и среднее значение содержания данного метаболита триптофана на 78% снижено в сравнении с нормой (табл. 1).

Взаимосвязь содержания катаболитов триптофана в кале с прогностической представленностью генов ферментов кишечной микробиоты

С помощью PICRUSt-анализа таксономического разнообразия микробиома мы оценили количественную прогностическую представленность генов различных ферментов в соответствии с количественной представленностью ДНК тех или иных микроорганизмов кишечника в норме и при ожирении, а затем провели корреляционный анализ между прогностической ферментативной представленностью микробиоты кишечника и содержанием триптофановых катаболитов в кале.

Установили, что у лиц с ожирением наблюдается более выраженное сопряжение между прогностической представленностью генов ферментов микробиоты кишечника и метаболитами обмена триптофана. Так, у здоровых обследуемых нами установлена 251 статистически значимая корреляционная связь (significance level = 3, р ≤ 0,001), тогда как у лиц с ожирением — 479 статистически значимых взаимосвязи с таким же уровнем достоверности (рис. 2).

Установили, что при ожирении содержание индола в кале статистически значимо не изменялось (табл. 1), тогда как прогностическая представленность генов ферментов микробиома кишечника, с которыми коррелирует содержание индола, увеличивалась в 10 раз (рис. 2).

Для второго доминантного катаболита обмена триптофана в кишечнике — индол-3-лактата мы установили статистически значимое снижение содержания в кале данного метаболита при ожирении (табл. 1). Однако при этом количество статистически значимых корреляционных пар для индол-3-лактата и прогностической представленности генов различных ферментов микробиома кишечника с пяти пар, установленных нами в норме, увеличивается до 214 пар у лиц с ожирением (рис. 2).

У больных с ожирением нами установлено, что потенциально ключевыми сигнальными метаболитами триптофана, коррелирующими с прогностической представленностью генов ферментов микробиома кишечника, являются: индол, индол-3-лактат, кинуреновая и хинолиновая кислоты. Тогда как у лиц без ожирения такими ключевыми сигнальными молекулами являются индол-3-акрилат и антраниловая кислота (рис. 2).

При дальнейшем анализе нами установлены ферменты, прогностическая представленность генов которых более тесно коррелирует (коэффициент ранговой корреляции Спирмена — 0,407-0,340) с содержанием в кале индол-3лактата (табл. 2).

Среди ферментов микробиома, прогностическая представленность генов которых коррелирует с содержанием индол-3-лактата в кишечнике у больных с ожирением, нами установлены ферменты обмена углеводов, аминокислот, полиаминов, нуклеотидов и сульфосахаров (табл. 2).

Установлено также, что содержание индол-3-лактата в кале коррелирует с прогностической представленностью генов ферментов метаболизма аминокислот: аргинина, глутамата и глутамина.

Взаимосвязь таксономической представленности микроорганизмов кишечника с содержанием индол-3-лактата в кале

Анализ представленности бактерий и архей на уровне семейств (Phylum – f), родов (Genus – g) и видов (Species – s) у здоровых обследуемых позволил установить, что с концентрацией индол-3-лактата в кале статистически значимо взаимосвязана представленность следующих семейств микроорганизмов: Ruminococcaceae, Lachnospiraceae, Akkermansiaceae, Barnesiellaceae (приложение 1).

В то же время мы установили, что у больных ожирением с индол-3-лактатом в кале статистически значимо взаимосвязаны другие представители микробиоты кишечника, такие как: Enterobacteriaceae и Pseudomonadaceae (приложение 2). Важно отметить, что при ожирении микроорганизмы, содержание которых коррелирует с содержанием индол-3-лактата в кишечнике, отличаются от нормы. Если в норме мы установили наличие 54 статистически значимых корреляционных связей между различными видами микроорганизмов в кишечнике и индол-3-лактатом, то у пациентов с ожирением статистически значимых корреляционных связей было в три раза больше (154 пары).

В результате проведенного нами анализа не установлено статистически значимых корреляционных связей между индол-3-лактатом и представленностью в кишечнике Klebsiella, Pseudomonas, Escherichia-Shigella для лиц с нормальной массой тела. Очевидно, что при ожирении индол-3-лактат в кишечнике продуцирует преимущественно семейство Enterobacteriaceae. Важно отметить, что, согласно литературным данным, ожирение приводит к таксономическому обеднению микробиома кишечника [19]. Однако в нашем исследовании установлено, что при ожирении происходит, напротив, обогащение представленности таксонов микробиоты кишечника, которая является потенциальным продуцентом индол-3-лактата.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Интересен тот факт, что у лиц с ожирением снижается содержание катаболитов обмена триптофана в кале, и максимальное снижение установлено именно для индол3-лактата. При этом именно данный метаболит является доминантным как в норме, так и при ожирении. Однако только при ожирении мы регистрируем ключевую роль индол-3-лактата в плане потенциального регулятора прогностической представленности генов ферментов микробиома кишечника. Нами установлено 214 различных фермента, прогностическая представленность которых потенциально зависит от индол-3-лактата.

Одной из важных мишеней для индол-3-лактата в патогенезе ожирения мы считаем установленные нами прогностические представленности для ферментов обмена полиаминов. Известно, что полиамины образуются микробиотой кишечника из аргинина и его продукта — орнитина [20]. Метаболизм полиаминов играет центральную роль в регуляции системного и мукозального адаптивного иммунитета. В свою очередь, аргинин — важный модулятор метаболизма макрофагов и Т-клеток, способный влиять на их эффекторные функции. Кроме того, полиамины ингибируют выработку провоспалительных цитокинов и обладают антиоксидантным эффектом [25]. В кишечнике полиамины могут снижать высвобождение цитокинов, что способствует лучшей репарации поврежденного эпителия и восстановлению нормальной барьерной функции. Спермин (полиамин) ингибирует активацию инфламмасомы, представляющей собой белковый комплекс, экспрессируемый эпителиальными клетками, который может регулировать секрецию ИЛ-18 [25]. Было также, показано, что присутствие пробиотического штамма Bifidobacterium animalis может индуцировать устойчивость к окислительному стрессу и способствовать увеличению продолжительности жизни, которая зависит от усиленного микробного синтеза полиаминов [26]. По литературным данным, повышенный уровень полиаминов в белой жировой ткани, печени или скелетных мышцах может стимулировать энергетический обмен и устойчивость к развитию алиментарного ожирения [27]. Также известно, что метаболиты полиаминов участвуют в адипогенезе [28]. Было показано, что лечение экзогенным спермином эффективно снижает массу тела и уровень глюкозы натощак, а также улучшает толерантность к глюкозе у мышей с ожирением, связанным с диетой [29]. Кроме того, спермин влияет на рецепцию инсулина и инсулиносенситивность [30]. Таким образом иммунологические и метаболические эффекты полиаминов во многом совпадают с эффектами сигнальной системы «индолы-AhR». Найденные нами корреляции могут свидетельствовать о совместном участии индол-3-лактата и полиаминов в механизмах толерогенности (или их нарушений) у больных с ожирением, а совместное снижение этих двух механизмов толерогенности при ожирении возможно приводит к повышенной проницаемости кишечника.

Взаимосвязь уровня индол-3-лактата в кале и прогностической представленности генов ферментов сульфогликолиза микробиома кишечника пока не совсем изучена. Сульфосахар сульфохиновоза (SQ) вырабатывается практически всеми фотосинтезирующими организмами на Земле и метаболизируется бактериями в процессе сульфогликолиза. Сульфогликолитический путь Эмбдена–Мейергофа–Парнаса метаболизирует SQ с образованием дигидроксиацетонфосфата и сульфолактатальдегида и аналогичен классическому пути гликолиза [31, 32]. В литературе есть работы, которые идентифицируют микроорганизмы, принимающие участие в сульфогликолизе [33]. Однако нет исследований, оценивающих взаимосвязь метаболитов сульфогликолиза с содержанием индольных метаболитов триптофанового обмена. Мы установили наличие статистически значимых взаимосвязей между прогностической представленностью генов ферментов сульфогликолиза микробиома кишечника и концентрацией индол-3-лактата в кале у лиц с ожирением (рис. 3). Следует отметить, что сульфосахара являются резервуарами сульфата, который потенциально может быть использован для синтеза гликозаминогликанов и ремоделирования внеклеточного матрикса, что имеет важное значение как для развития хронического вялотекущего воспаления при ожирении, так и для формирования протуморогенного фенотипа, что характерно для лиц с ожирением [21].

Важно отметить, что нами не было установлено статистически значимых взаимосвязей между содержанием катаболитов триптофана в кале и прогностической представленностью генов ферментов микробиома кишечника, которые принимают участие в их продукции.

При ожирении происходит изменение генотипа и возможно фенотипа микробиоты кишечника: в три раза увеличивается количество таксонов, которые потенциально могут быть поставщиками индол-3-лактата. При этом значимое снижение концентрации индол-3лактата в кале может отражать выраженное бактериальное обсеменение кишечника и повышенное потребление данного триптофанового катаболита соответствующими таксонами микробиоты, которые характерны для больных с ожирением. Именно для содержания индол-3-лактата в кале количественно увеличиваются статистически значимые взаимосвязи с прогностической представленностью генов ферментов углеводного, липидного, нуклеотидного и аминокислотного обменов, а также сульфогликолиза. На популяционном уровне микробиота, в том числе кишечника, считается стабильной и эволюционно отобранной. При этом комменсальную микробиоту можно качественно и количественно модулировать [19] диетой, различными сигнальными молекулами и цитокинами. Возможно, что обогащение таксонов, продуцирующих индол-3-лактат, происходит компенсаторно с целью подавления продукции провоспалительных цитокинов, которая, как правило, сопровождает пациентов с ожирением. Так, известно, что индол-3-лактат оказывает выраженное противовоспалительное действие — участвует в индукции иммуннорегуляторных Т-клеток и подавлении воспалительных Т-клеток [34]. Из недавних исследований известно, что индол-3-лактат является доминантным катаболитом триптофана для Bifidobacterium (B. longum subsp. infantis). Кроме того, достаточно высокий уровень индол-3-лактата содержится в грудном молоке женщин [34]. Нами же показано, что содержание индол3-лактата в кале у пациентов с ожирением потенциально зависит от таксономической представленности семейства Enterobacteriaceae. Снижение данного семейства микробиоты кишечника коррелирует со снижением индол3-лактата у лиц с ожирением. Однако, если учитывать установленное нами ранее повышение индол-3-лактата в сыворотке крови лиц с ожирением [18], вполне вероятно, что образование данного MICT в кишечнике стабильное или даже повышенное, тогда как транспорт из кишечника в кровь индол-3-лактата у больных с ожирением может быть интенсифицирован. Ответ еще предстоит найти, так как источником индол-3-лактата может быть не только микробиота кишечника, но и микробиота других экологических ниш организма человека.

ВЫВОДЫ

Доминантными катаболитами триптофана являются индол и индол-3-лактат как у здоровых лиц, так и у лиц с ожирением. В кале у пациентов с ожирением статистически значимо снижена концентрация: индол-3-лактата, хинолиновой кислоты, 3-гидросииндолацетоуксусной кислоты, антраниловой кислоты, ксантуреновой кислоты, индол-3-карбоксальдегида, индол-3-акрилата и индол-3пропионата. Максимальное снижение отмечено именно для индол-3-лактата. У лиц с ожирением отмечается более выраженное сопряжение между прогностической представленностью генов ферментов микробиома кишечника и MICT. В группе здоровых обследуемых представленность генов ферментов микробиома кишечника коррелирует с содержанием индол-3-акрилата и антраниловой кислоты. Тогда как для лиц с ожирением другие MICT (индол и индол3-лактат), а также хинолиновая и кинуреновая кислоты, определяют «ферментативный ландшафт» микробиома кишечника. Более тесные корреляционные связи между прогностической представленностью генов ферментов микробиома кишечника и MICT были установлены именно для индол-3-лактата. Установлено, что содержание индол-3-лактата в кале коррелирует с прогностической представленностью генов ферментов микробиома кишечника, включающих метаболизм углеводов, нуклеотидов, аминокислот, полиаминов и сульфосахаров. Не установлено статистически значимых корреляционных связей между содержанием катаболитов триптофана и прогностической представленностью генов ферментов, которые принимают участие в их образовании. У пациентов с ожирением исследуемой популяции установлено увеличение разнообразия таксонов потенциальных продуцентов индол-3-лактата. Потенциальная коррекция метаболичеcкой активности микробиоты кишечника катаболитами триптофана может иметь профилактическое и терапевтическое значение для больных ожирением.