На состав микробиома кишечника влияет не только диета, но и генетика

Новые исследования выявили, что генетика человека может влиять на состав микробиома кишечника. Объединив генетические данные и информацию о микробиоме тысяч людей, две исследовательские группы обнаружили сотни SNP (однонуклеотидные полиморфизмы), связанных с присутствием определенных микроорганизмов в кишечнике. В частности, обе команды ученых выявили значимую связь между генетическими вариантами, находящимися около генов LCT (ген лактазы) и ABO, и количеством определенных групп бактерий. Тем не менее, исследователи подчеркивают, что диета и другие факторы могут корректировать эти ассоциации.

Полученные результаты указывают на существование причинно-следственных связей между микробиомом кишечника и формированием сложных признаков, но для глубокого понимания этих процессов необходимы более крупные выборки.

«Мы уверены, что выявление дополнительных генетических факторов, оказывающих влияние (даже незначительное) на микробиом кишечника, позволит получить важные сведения о сложных взаимодействиях микробиома и хозяина. Также эти данные могут стать основой для персонализированной терапии», – рассказала группа ученых под руководством Александры Жернаковой (Alexandra Zhernakova) из Гронингенского университета (University of Groningen’s).

Обе исследовательские группы осуществили полногеномный поиск ассоциаций (GWAS) между бактериальными таксонами и генетическими вариантами. В частности, исследователи под руководством Серены Санна (Serena Sanna) и Александры Жернаковой из Гронингена провели GWAS 207 таксонов у 7 738 участников из Голландского проекта микробиома (Dutch Microbiome Project) – результаты своей работы они опубликовали в Nature Genetics. В то же время команда Гийома Мерика (Guillaume Méric) из Института сердца и диабета Бейкера в Мельбурне (Baker Heart and Diabetes Institute, Melbourne) изучила 2 801 таксон у 5 959 человек из исследования FINRISK 2002, проведенного среди населения Финляндии.

Оба анализа основывались на устойчивых сигналах вблизи генов LCT и ABO.

Ген LCT кодирует фермент лактазу, который расщепляет лактозу на глюкозу и галактозу. Как показано в обоих исследованиях, генетический вариант, связанный с лактазной недостаточностью – неспособностью расщеплять лактозу у взрослых, коррелировал с повышенным количеством бифидобактерий в микробиоме кишечника. Увеличение числа бифидобактерий было особенно выражено среди людей с непереносимостью лактозы, которые регулярно потребляли молочные продукты. Далее голландская команда проследила эту закономерность и для B. longum, B. adolescentis, B. catenulatum, и B. bifidum.

Ген ABO в свою очередь кодирует белки, относящиеся к группам крови. Голландская команда выявила взаимосвязь между локусом гена и количеством Bifidobacterium bifidum и Collinsella aerofaciens. Исследователи из Финляндии обнаружили, что один из вариантов гена ABO влияет на число Faecalicatena lactaris и представителей рода Collinsella.

Более того, обе группы сообщили, что ассоциации, которые они наблюдали при ABO, зависели от статуса гена FUT2 – при его несекреторном статусе антигены A или B системы ABO не экспрессируются на слизистой. В своём исследовании команда из Финляндии отметила, что количество F. Lactaris – комменсальной бактерии, вероятно, разлагающей муцин, было примерно одинаково как у A/B/AB-секреторов, так и у несекреторов независимо от потребления клетчатки. В то время как уровни F. Lactaris были повышены у несекреторов, находящихся на диете с высоким содержанием клетчатки.

Исследование команды из Финляндии также показало, что варианты в локусе MED13L связаны с количеством Enterococcus faecalis. Ученые отметили, что ранее была установлена ассоциация MED13L с риском развития колоректального рака. Это позволяет предположить, что E. faecalis через локус MED13L может играть важную роль в развитии этого заболевания.

Опираясь на дополнительные данные двух когорт, исследователи провели менделевскую рандомизацию для выявления возможных причинно-следственных связей между определенными микроорганизмами и сложными признаками. Исследователи из Финляндии обнаружили возможное влияние Morganella на развитие большого депрессивного расстройства. В то время как голландская команда ученых отметила потенциальную взаимосвязь между вариациями микробиома, употреблением соли и уровнями триглицеридов.

Жернакова и ее коллеги считают, что эти и другие исследования демонстрируют необходимость создания более крупных и разнообразных когорт для выявления дополнительных локусов, которые могут влиять на состав микробиома кишечника.

«Обмен данными и сотрудничество для объединения разных GWAS в мета-анализ были основными факторами, способствовавшими прогрессу в генетических исследованиях сложных признаков человека, – добавили авторы. – Поэтому мы призываем исследователей, работающих в области генетики микробиома, использовать эту научную практику».