Фирмикуты как избавиться бактерии

Характеристики Firmicutes, морфология, филогения и классификация

Firmicutes Это один из краев, в пределах которого классифицируются бактерии. Этот тип состоит из трех классов (Bacilli, Clostridia и Erysipelotrichia), 26 семейств и 223 родов, что составляет основной бактериальный тип.

Бактерии, классифицированные в этом типе, имеют общую эволюционную историю. У всех есть жесткая клеточная стенка, из которой происходит название Firmicutes (на латыни Firmus означает твердый и цвет лица обратитесь к коже или клеточной стенке).

Все бактерии края содержат мурамиковую кислоту в клеточной стенке, а некоторые содержат тейтоевую кислоту. Большинство грамположительных, за исключением семейств Veillonellaceae и Syntrophomonadaceae, которые являются грамотрицательными.

Бактерии Firmicutes фенотипически разнообразны и могут быть сферическими клетками, прямыми, изогнутыми, спиральными брусками или нитями, с жгутиками или без них, с эндоспорами, устойчивыми к теплу или без них..

Они могут быть аэробными, факультативными или строгими анаэробами. Некоторые являются термофильными и / или галофильными. Некоторые из них являются хемоганотрофами и другими бескислородными фотогетеротрофами. Большинство растут при нейтральном pH, но некоторые являются ацидофильными или алкалофильными. Содержание ДНК в них обычно составляет менее 50%..

Бактерии, классифицируемые в типе Firmicutes, составляют важную часть кишечной флоры человека, а также бактерии, классифицируемые в типе Bacteriodetes. Недавние исследования определили, что кишечная микробиота людей и животных с ожирением на моделях связана с увеличением численности Firmicutes по отношению к бактериодетам..

• 1 Общая характеристика
  • 1.1 Филогения
• 2 Классификация
  • 2.1 Класс клостридий
  • 2.2 Класс рожистого воспаления
  • 2.3 Басилли Класс
• 3 Желудочно-кишечная микробиота
• 4 Ссылки

Общие характеристики

филогения

Филогения Firmicutes постоянно пересматривается и пересматривается, включая все больше данных и новых методов, которые позволяют нам предлагать новые эволюционные гипотезы.

Недавние исследования, основанные на анализе малых субъединиц нуклеотидных последовательностей рибосомальной РНК, создали филогенетическую структуру, в которой тип Firmicutes состоит из трех классов (Basilli, Clostridia и Erysipelotrichia), 26 семейств и 223 родов..

В предыдущих классификациях этот тип включал дополнительный класс, называемый Mollicutes, который отличается от остальных бактерий Firmicutes тем, что у него нет жестких клеточных стенок, без пептидогликанов или мураминовой кислоты, они гибкие и являются высоко плеоморфными клетками..

Эта группа была удалена из Firmicutes в более поздних исследованиях с альтернативными маркерами. В результате класс Mollicutes был повышен до края Тенерикута.

Семейство Erysipelotrichaceae, ранее классифицированное в Mollicutes, которое образует грамположительную клеточную стенку, поддерживается в Firmicutes как новый класс, называемый Erysipelotrichia, с единичным отрядом (Erysipelotrichales), который включает одну семью (Erysipelotrichaceae). Недавние анализы подтверждают разделение между классами Basilli и Clostridia..

классификация

Класс Клостридия

Класс Clostridia представляет собой фенотипическую, физиологически и экологически разнообразную полифилетическую кладу. Он содержит как грамположительные, так и грамотрицательные бактерии, и большинство родов являются спорообразующими, за исключением таких случаев, как Clostridium.

Класс Clostridia состоит из отрядов Clostridial, Halanaerobial и Thermoanaerobacterales. Бактерии, относящиеся к отряду Clostridiales, являются строгими анаэробами, бактерии отряда Halanaerobial — галофильными, а отряды Thermoanaerobacteriales — термофильными..

Некоторые виды клостридий имеют большое значение для промышленности, так как используются для производства растворителей в качестве конечного продукта процесса ферментации..

Другие производят токсины, такие как Clostridium botulinum, также известный как BoTox, чтобы парализовать мышцы лица, чтобы уменьшить морщины на коже.

Класс рожи

Этот класс состоит из бактерий в форме тонких тонких палочек, прямых или слегка изогнутых, с тенденцией к образованию длинных нитей. Они неподвижны, имеют грамположительные клеточные стенки, которые не производят эндоспор.

Они аэробные, факультативно-анаэробные. Они хемоорганотрофны. У них ферментативный дыхательный обмен. В эту группу входят некоторые патогенные виды млекопитающих и птиц, среди которых Erysipelothrix rhusiopathiae и Bulleidia extructa.

Базили класс

Бактерии класса Basilli обычно образуют грамположительную клеточную стенку. Они могут или не могут сформировать эндоспоры. Большинство из них аэробные или микроаэрофильные, в то время как лишь немногие являются факультативными анаэробами. Класс Bacilli состоит из орденов Bacillales и Lactobacillales..

Большинство родов отряда Bacillales образуют эндоспоры, хотя есть исключения. Кроме того, они имеют грамположительное окрашивание клеточной стенки в молодых клетках. Большинство полов имеют менахинон 7 (МК-7).

Менахиноны длинных цепей, от МК-6 до МК-11, были зарегистрированы в семействе термоактиномицетов. Менахиноны также известны как витамин К₂.

Количество боковых цепей указано в конкретном названии каждого менахинона (например, МК-6 имеет шесть молекулярных единиц, прикрепленных к ядру молекулы, образованной хиноновым кольцом).

Род Bacillales включает в себя высокопатогенные бактерии, такие как Bacillus anthracis, вызывая сибирскую язву. Еще один важный вид Bacillus subtilis, один из организмов, используемых в качестве модели в исследованиях для понимания по различным темам, от дифференциации клеток до хранения железа и репликации ДНК.

Бактерии порядка Lactobacillales могут иметь форму палочки или кокосовых орехов, иметь грамположительное окрашивание клеточной стенки, не образуют эндоспор и являются факультативными анаэробными и каталазно-негативными в основном.

Этот заказ включает полезные бактерии, такие как лактобацилла, важные компоненты желудочно-кишечной флоры у людей и других животных, а также используются кустарно и в промышленности для производства йогурта и других ферментированных пищевых продуктов.

Желудочно-кишечная микробиота

Желудочно-кишечная микробиота играет важную роль в поддержании здоровья людей, обеспечивая их энергией, питательными веществами и иммунологической защитой. У здоровых взрослых было выявлено более 1250 видов бактерий, относящихся главным образом к Bacteroidetes, Firmicutes и Actinobacteria..

В общих чертах, отношения Firmicutes / Bacteroidetes считаются очень важными в составе кишечной микробиоты человека. У людей с ожирением была выявлена ​​высокая доля Firmicutes, в то время как у людей с низким весом отмечалась обратная зависимость.

Состав этой микробиоты развивается на протяжении всей жизни, от раннего детства до старости. Таким образом, отношения Firmicutes / Bacteroidetes страдают от рождения до совершеннолетия и дополнительно изменяются с пожилым возрастом.

Также было установлено, что диета оказывает важное влияние на желудочно-кишечную микробиоту. Соотношение Firmicutes / Bacteroidetes выше у людей с диетами на основе животных белков и насыщенных жиров, чем у людей с диетами с высоким содержанием растений и волокон.

Источник

Микробиота. Какие бактерии живут в кишечниках россиян

В первой статье мы с Атласом рассказали, что такое микробиота кишечника, как устроена толстая кишка, откуда там появляются бактерии и зачем они нам. А в этот раз делимся, какие роды бактерий живут в кишечнике россиян по статистике наших пользователей, чем они там питаются и какие функции выполняют.

Автор иллюстраций Rentonorama

Что такое роды бактерий и как они соотносятся друг с другом

Как все население Земли можно поделить на страны и популяции, так и все бактерии кишечника можно разбить на семьи и роды. Семейство бактерий объединяет роды похожие по строению, но разные по функциям. А отделы объединяют разные семейства.

Большинство родов бактерий микробиоты относится к двум отделам: Bacteroidetes и Firmicutes. В первом отделе наиболее распространены роды Bacteroides и Prevotella, а во втором — Faecalibacterium, Ruminococcus, Eubacterium, Blautia, Roseburia, Coprococcus. Еще есть род бактерий Akkermansia, наличие которого считается маркером здоровья. В кишечнике человека это единственный представитель отдела Verrucomicrobia.

В ряде исследований упоминается отношение Bacteroidetes к Firmicutes. В одних работах отмечается, что Firmicutes больше у полных людей, а в других — наоборот. На деле же все более запутанно. Род бактерий Bacteroides ассоциирован с западной диетой, которая скорее способствует набору веса, а Firmicutes — главные производители энергоемкого вещества, которое помогает нашему организму оставаться здоровым. Поэтому остается неясным, почему преобладание Firmicutes по результатам исследований может быть признаком ожирения.

Ниже мы приводим среднюю статистику по пользователям теста «Генетика микробиоты» Атласа. Отметим, что большая часть образцов поступает к нам из Москвы, поэтому такое соотношение характерно скорее для жителей больших городов.

Bacteroides

Главная роль Bacteroides — расщеплять и помогать человеку усваивать клетчатку. Как мы уже говорили в первой статье, у человека просто нет генов, которые кодируют информацию о расщеплении сложных углеводов (кроме крахмала и гликогена). Эту способность мы добираем за счет генома бактерий.

Bacteroides способны распознавать и перерабатывать более дюжины волокон, а некоторые виды содержат более 260 генов для их метаболизма. Также они обрабатывают сахара и белки, поэтому большая представленность этого рода связана с западной диетой, богатой мясными и сладкими блюдами.

Bacteroides заботятся не только о своем хозяине, но и помогают соседям. Они создают благотворную среду для других полезных бактерий кишечника. Например, Bacteroides снижают уровни кислорода, что позволяет анаэробным родам расти.

Высоким значением считается 13,78%

Prevotella

Роды Prevotella и Bacteroides относятся к одному отделу, однако представленность Prevotella связана с растительной диетой и чаще встречается среди племен Африки и Амазонии, до которых западная диета не дошла. В западных странах преобладание Prevotella встречается у вегетарианцев и приверженцев Средиземноморской диеты. В то же время этот род связан с большим содержанием не только сложных углеводов, но и простых сахаров. Поэтому численность Prevotella часто выше у сладкоежек.

Тем, у кого представленность Prevotella выше, чем Bacteroides, повезло немного больше. Исследование шведского университета Гётеборга показало, что увеличенное число Prevotella в микробиоте нормализует обмен глюкозы. У мышей с микробиотой людей из исследования, отмечалось повышенное содержание гликогена в печени. Это значит, что гормон инсулин у мышей с такой микробиотой правильно выполняет свою работу и переносит поступающую глюкозу в печень, где она запасается в виде гликогена.

Когда инсулин не может переносить глюкозу, развивается резистентность и повышается риск ожирения и диабета 2 типа. Исследователи отмечают, что причиной высокого уровня Prevotella может быть диета богатой клетчаткой.

Высоким значением считается 16,87%

Faecalibacterium

Faecalibacterium — главный производитель масляной кислоты. Эта короткоцепочечная жирная кислота составляет 90% питания клеток, выстилающих стенки кишечника. Когда ее не хватает, клетки хуже выполняют свои функции или вовсе отмирают, из-за чего снижается иммунная реакция организма и повышается риск воспалений. Поэтому Faecalibacterium считаются маркером здоровья: чем их больше, тем лучше.

Faecalibacterium производят масляную кислоту за счет расщепления сложных углеводов. Поэтому этого рода больше среди любителей овощей, фруктов и злаков.

Еще этот вид бактерий связан с удовлетворенностью качеством жизни. К такому выводу пришли ученые из Бельгии и Нидерландов. Они оценивали состав микробиоты и просили участников заполнить анкету об общем восприятии здоровья, ограничениях, связанных с физическими или эмоциональными проблемами, эмоциональном благополучии, физической боли, усталости или наличии сил. Исследователи отметили, что многие критерии, связанные с удовлетворенностью качеством жизни, положительно коррелировали с большой представленностью Faecalibacterium и Coprococcus. О втором роде мы расскажем ниже.

Высоким значением считается 11,64%

Ruminococcus

Ruminococcus — любители устойчивого крахмала, который содержится в зеленых бананах, чечевице, зеленом горошке, белой фасоли, остывшей пасте и картошке. В отличие от простого крахмала, устойчивый не расщепляется до простых сахаров и не переваривается организмом, и поэтому доходит до микробиоты целым. Также Ruminococcus — род бактерий, который способен перерабатывать целлюлозу, хотя большая ее часть оcтается непереваренной и помогает формировать каловые массы, которые быстрее проходят по кишечнику и меньше контактируют со стенками.

Сейчас активно изучается связь между Ruminococcus и развитием язвенного колита и болезни Крона. Несколько исследований показали, что у пациентов с воспалениями кишечника представленность определенного типа Ruminococcus — выше.

Высоким значением считается 3,7%

Eubacterium

Eubacterium, как и Faecalibacterium, при расщеплении клетчатки синтезируют большую часть масляной кислоты. Численность Eubacterium увеличивается при добавлении в рацион цельных злаков и бурого риса и уменьшается, когда клетчатки в рационе становится мало. Eubacterium превращают лактат в кишечнике в масляную кислоту, что снижает кислотность и помогает стабилизировать микробиоту.

Что интересно, ученые сравнивали микробиоты молодых, людей 70 лет и долгожителей, которые прожили более 100 лет. Оказалось, микробиота молодых и 70–летних практически не отличается, а у долгожителей наблюдалось слабое хроническое воспаление (inflammageing). Ученые выявили даже характерную для таких людей бактерию — Eubacterium limosum. У них число этой бактерии было увеличено более чем в 10 раз.

Высоким значением считается 3,25%

Blautia

Во время расщепления сложных углеводов Blautia производит ацетат, который, как и масляная кислота, является короткоцепочечной жирной кислотой. Он всасывается клетками кишечника, проходит гематоэнцефалический барьер и попадает в мозг.

Ацетат — важный источник питания для клеток глий, которые окружают нейроны и обеспечивают надежную передачу импульсов между ними. Согласно исследованию из журнала Nature при большом употреблении клетчатки ацетат запускает в гипоталамусе сигнал, подавляющий аппетит. Эта работа немного проливает свет на то, как богатая волокнами диета защищает человека от ожирения.

Несмотря на плюсы повышенная представленность Blautia связана с диабетом 2 типа. Это выяснили путем сравнения микробиот трех групп: пациентов с диабетом, преддиабетом и здоровых людей с нормальным метаболизмом глюкозы.

Высоким значением считается 2,23%

Roseburia

Roseburia расщепляет растительные маннаны. Эти вещества содержатся в орехах, бобовых, кокосах, томатах, кофейных зернах, а также они широко используются в пищевой промышленности как загустители и желирующие агенты. Маннаны могут увеличиваться в объеме до 200 раз, что уменьшает аппетит и дает чувство сытости.

Несколько исследований показали, что Roseburia играет важную роль в контроле воспалительных процессов в кишечнике, защите от атеросклероза и в иммунных реакциях организма. Ученые предполагают, что главным образом эти процессы происходят за счет синтеза масляной кислоты при употреблении достаточного количества клетчатки. Исследование показало, что те мышки, в микробиоме которых много Roseburia, но которые не получают достаточно клетчатки — не защищены от атеросклероза.

Меньшая представленность Roseburia отмечается у людей с воспалительными заболеваниями и колоректальным раком.

Высоким значением считается 3,5%

Coprococcus

Тот самый род, который вместе с Faecalibacterium связан с удовлетворенностью качеством жизни. Кроме этого выяснилось, что Coprococcus связаны с развитием депрессии. Согласно исследованию из журнала Nature микробиота пациентов с депрессией содержит меньше Coprococcus и бактерий рода Dialister.

Coprococcus так же, как и многие другие роды отдела Firmicutes, расщепляют разные виды волокон и производят масляную кислоту. Еще представленность Coprococcus связана с низким индексом массы тела и высоким разнообразием микробиоты.

Высоким значением считается 2,74%

Bifidobacterium и Lactobacillus

Эти роды начинают заселять наш организм с самого детства, так как содержатся в грудном молоке. Относительно других родов Bifidobacterium и Lactobacillus у взрослого человека немного, а иногда и нет совсем, но это не значит, что они бесполезны. Даже если эти бактерии не могут поселиться в вашей микробиоте и просто проходят через желудочно-кишечный тракт — они все равно взаимодействуют с другими бактериями и приносят пользу. Однако тем, у кого они представлены в микробиоте, повезло немного больше.

Bifidobacterium и Lactobacillus относятся к пробиотическим бактериям. Они способны подавлять рост патогенных бактерий, укреплять защитную функцию стенок кишечника и подавлять провоспалительные цитокины. Lactobacillus, так же как и Coprococcus, связаны с низким весом, а Bifidobacterium защищают кишечник от воспалительных заболеваний и колоректального рака. Еще Bifidobacterium и Lactobacillus синтезируют гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК). Этот нейромедиатор отвечает за внимание, эмоциональный и двигательный контроль. Сейчас активно изучается связь между приемом пробиотиков с Lactobacillus и снижением симптомов депрессии и тревожности.

Bifidobacterium и Lactobacillus содержатся в ферментированных продуктах, например кефире или хлебе на закваске, чайном грибе, квашеной капусте. Bifidobacterium и Lactobacillus микробиоты питаются галактоолигосахаридами, которые содержатся в топинамбуре, сое, чесноке, томатах, луке, бананах, яблоках, спарже и меде. Исследование на людях с непереносимостью лактозы показало, что такой тип волокна помогает этим пробиотическим видам расти.

Высоким значением Bifidobacterium считается 0,5%
Высоким значением Lactobacillus считается 0,16%

Akkermansia

Большая представленность этой бактерии считается маркером здоровья человека, так как малый процент Akkermansia часто сопровождает диабет 2 типа, болезнь Крона и язвенный колит. Большой процент этой бактерии ассоциируется с низким весом и индексом массы тела, а также низким уровнем холестерина и глюкозы натощак.

В отличие от других родов Akkermansia питается слизистым слоем кишечника — муцином, поэтому во время периодов голодания, когда остальные бактерии не получают достаточного количества веществ, ее численность значительно увеличивается.

Бактерия не только потребляет муцин, но и помогает его производить. Ученые предполагают, что Akkermansia синтезирует жирные кислоты, которыми питаются клетки-производители слизистого слоя кишечника. А исследование с использованием эпителиальных клеток кишечника показало, что Akkermansia прилипает к клеткам и усиливает защиту, а не разрушает их, провоцируя воспаление.

Высоким значением считается 0,23%

Дисклеймер

Если вы выбрали себе бактерию и хотите заняться ее ростом — спешим вас расстроить. Здоровая микробиота характеризуется широким разнообразием самых разных видов бактерий, потому что она сдерживает рост условно-патогенных видов, синтезирует достаточное количество жирных кислот и защищает от воспалений. К тому же если в микробиоте нет определенного рода, то поселить его рационом вряд ли получится. Обзавестись новым родом можно только через пересадку микробиоты, но в этом случае состав бактерий полностью поменяется на состав донора.

В тесте «Генетика микробиоты» мы исследуем, каких родов бактерий у вас меньше в сравнении со средними показателями здоровых людей по популяции, и даем рекомендации по продуктам, которые способны увеличить численность тех или иных бактерий.

В следующей статье мы расскажем, как микробиота влияет на развитие заболеваний.

Источник