Фекальные бактерии

Faecalibacterium — род бактерий. Род содержит несколько видов, включая Faecalibacterium prausnitzii , Faecalibacterium butyricigenerans , Faecalibacterium longum , ^[1] Faecalibacterium duncaniae , Faecalibacterium hattorii и Faecalibacterium gallinarum . ^[2] Его первый известный вид, Faecalibacterium prausnitzii (переименованный в Faecalibacterium duncaniae ), является грамположительным, ^[3] мезофильным, палочковидным, ^[3] и анаэробным, ^[4] и является одним из самых распространенных и важных комменсальных бактерий микробиоты кишечника человека. Он не образует спор и неподвижен. ^[5] Эти бактерии производят бутират и другие короткоцепочечные жирные кислоты посредством ферментации пищевых волокон . Выработка бутирата делает их важным членом микробиоты кишечника, борющимся с воспалением . ^[6]

Ранее относимый к роду Fusobacterium в типе Fusobacteriota , Faecalibacterium prausnitzii был переопределен в собственный род, когда филогенетический анализ изолятов показал, что он является членом типа Bacillota . Теперь он считается членом Oscillospiraceae в кластере Clostridium IV . ^[7] Хотя Oscillospiraceae в основном являются грамотрицательными бактериями , Faecalibacterium prausnitzii по окраске напоминает грамположительную бактерию . ^[8] Это можно объяснить тем фактом, что у него отсутствуют липополисахариды во внешней мембране, поэтому по окраске он больше напоминает грамположительные бактерии, чем грамотрицательные.

Faecalibacterium prausnitzii имеет геном длиной 2 868 932 п.н. и имеет содержание GC 56,9%. Было обнаружено, что у бактерии есть 2 707 кодирующих последовательностей, включая 77 РНК, кодирующих гены. ^[5] Было реконструировано 128 метаболических путей, а также 27 белковых комплексов и 64 тРНК. ^[9] Филогенетически штаммы F. prausnitzii составляют филогруппы I и II. Большинство новых изолятов этого вида, выделенных Мухаммадом Танвиром Ханом, относятся к филогруппе II. ^[10] Белок, вырабатываемый этой бактерией, был связан с противовоспалительными эффектами. ^[11]

Faecalibacterium prausnitzii является строго анаэробным и, соответственно, его трудно культивировать в лаборатории. Однако, при должном внимании к требуемым условиям и средам, возможно культивировать этот вид in vitro . Богатая среда YCFA очень подходит для роста этой бактерии в анаэробных условиях. ^[12] Другой средой, подходящей для роста F. prausnitzii, является YBHI. ^[12] Любые жидкие среды или агаровые пластины должны быть предварительно обработаны в течение 24 часов в анаэробной камере, чтобы гарантировать их полную анаэробность.

У здоровых взрослых Faecalibacterium prausnitzii составляет приблизительно 5% от общей фекальной микробиоты, но у некоторых людей эта цифра может увеличиваться до 15%, что делает ее одной из самых распространенных кишечных бактерий. ^[8] Противовоспалительные свойства ее метаболитов могут смягчить дисбаланс между популяциями кишечных бактерий, который приводит к дисбактериозу . ^[8] Это один из основных производителей бутирата в кишечнике. Поскольку бутират подавляет выработку NF-kB и IFN-y , оба из которых участвуют в провоспалительной реакции, Faecalibacterium prausnitzii действует как противовоспалительная кишечная бактерия. ^{[13] [14] [15]} Блокируя путь NF-kB , F. prausnitzii косвенно подавляет выработку провоспалительного IL-8 , секретируемого эпителиальными клетками кишечника . ^[16] Другие исследования показали, что существует корреляция между высокой популяцией Faecalibacterium prausnitzii , низкой распространенностью IL-12 и более высокой продукцией IL-10 . ^{[17] [18]} Повышенная регуляция IL-10 подавляет секрецию IFN-y , TNF-альфа , IL-6 и IL-12 , которые являются провоспалительными цитокинами . ^[18] Помимо бутирата, F. prausnitzii продуцируют формиат и D-лактат в качестве побочных продуктов ферментации глюкозы и ацетата. ^{[13] [7]} Более низкие, чем обычно, уровни F. prausnitzii в кишечнике связаны с болезнью Крона , ожирением , астмой и большим депрессивным расстройством . ^{[18] [19] [20] [21] Более высокие, чем обычно, уровни} клады F06 F. prausnitzii связаны с атопическим дерматитом . ^[22] Faecalibacterium prausnitzii может улучшить барьерную функцию кишечника . ^[23] Было показано, что супернатант F. prausnitzii улучшает барьер кишечника, влияя на проницаемость эпителиальных клеток. ^[24] Другой способ, которым F. prausnitziiулучшает кишечный барьер за счет улучшения проницаемости и экспрессии прочно связанных белков - e-кадгерина и окклюдина . Оба они увеличивают плотные соединения между клетками, укрепляют кишечный барьер и снимают воспаление. ^{[25] [13]}

Исследования показывают, что F. prausnitzii взаимодействует с другими бактериями, что влияет на его выработку бутирата и выживание. Когда F. prausnitzii культивируется с Bacteroides thetaiotaomicron , он производит больше масляной кислоты, чем отдельно, ^{[26] [12]} F. prausnitzii также выигрывает от роста с некоторыми другими бактериями. Например, для того, чтобы выжить в кишечной среде, ему необходимо, чтобы определенные бактерии уже существовали. B. thetaiotaomicron и Escherichia coli необходимы для создания подходящей среды для F. prausnitzii путем снижения окислительно-восстановительного потенциала и изменения состава питательных веществ. ^{[27] [12]}

При болезни Крона по состоянию на 2015 год большинство исследований (за одним исключением) обнаружили сниженные уровни F. prausnitzii ; ^[28] это было обнаружено как в образцах кала, так и в образцах слизистой оболочки. ^[29] Более низкая численность этих бактерий связана не только с вероятностью развития ВЗК , но и с вероятностью рецидива после успешной терапии. Люди с более низкой численностью в шесть раз чаще рецидивируют в будущем. ^[18] Однако это привередливый организм, чувствительный к кислороду, и его трудно доставить в кишечник. ^[29]

Было обнаружено, что исключительное энтеральное питание , которое, как известно, вызывает ремиссию при болезни Крона, снижает количество F. prausnitzii у пациентов, ответивших на лечение. ^[30] Это может быть связано с отсутствием определенных питательных веществ, которые необходимы бактериям для выживания. ^[31]

F. prausnitzii также может служить биомаркером, различающим различные воспалительные состояния кишечника. Это хороший биомаркер для дифференциации болезни Крона и колоректального рака . ^[32] Еще лучшим биомаркером является F. prausnitzii по сравнению с E. coli в качестве дополнительного индикатора (индекс FE). Этот индекс действительно хорошо служит для дифференциации колоректального рака и язвенного колита . ^[32]

Объединение как серологических данных хозяина, так и микробиологических показателей может служить хорошим биомаркером, поскольку сообщалось, что болезнь Крона и язвенный колит можно дифференцировать на основе мониторинга F. prausnitzii в сочетании с количеством лейкоцитов . ^[33]

• Мотив РНК IMPDH , регулятор транскрипции в Faecalibacterium

ф