Надо идти? Мы наконец-то выяснили, почему моча желтеет

В жизни много загадок, от которых мы в конечном итоге отмахиваемся. Почему моча желтая? Это просто так, да? Вместо того, чтобы смыть этот 125-летний вопрос в унитаз, ученые искали ответ, обнаружив, что виноват ранее неизвестный микробный фермент.

Фермент, который так долго ускользал от нас, теперь известен как билирубинредуктаза. Он был обнаружен исследователем и доцентом Брантли Холлом из Университета Мэриленда, который входил в команду, базирующуюся в университете и Национальных институтах здравоохранения.

Билирубин представляет собой оранжевый пигмент, выделяемый эритроцитами после их смерти. Затем кишечные микробы используют билирубинредуктазу, чтобы расщепить билирубин на бесцветный уробилиноген, который распадается на желтоватый уробилин, придавая моче этот печально известный оттенок. Хотя раньше уробилин ассоциировался с цветом мочи, фермент, запускающий этот процесс с производства уробилиногена, до сих пор был неизвестен.

«Хотя ранее считалось, что в снижении билирубина участвуют несколько ферментов, наши результаты подтверждают вывод о том, что единственный фермент выполняет восстановление билирубина до уробилиногена», — заявила исследовательская группа в отчете. изучать недавно опубликовано в журнале Nature Microbiology.

Чувство кишки

Потому что некоторые кишечные бактерии было известно, что они снижают билирубин, Холл и его команда знали, с чего начать, но хотели заполнить неизвестные, выяснив, какие конкретные виды на самом деле делают это и как. Это означало, что им нужно было найти ген, ответственный за кодирование билирубинредуктазы.

Предыдущие исследования показали, что этот вид Клостридиоды трудные был способен снижать уровень билирубина (хотя механизм, который он использовал, был неизвестен). С использованием Это сложно В качестве основы для сравнения команда культивировала различные виды кишечных бактерий и подвергала их воздействию билирубина, чтобы увидеть, могут ли эти бактерии вырабатывать уробилиноген, обнаруживая его присутствие с помощью флуоресцентного анализа.

Флуоресцентный анализ показал Холлу и его коллегам, что среди тестируемых видов было девять штаммов, которые, по их мнению, были способны снижать уровень билирубина, хотя то, как эти бактерии расщепляли его, до сих пор было неясно. После флуоресцентного анализа были проанализированы геномы наиболее близкородственных штаммов, и выяснилось, что некоторые из них имеют общий ген, кодирующий фермент, способный снижать билирубин, — билирубинредуктазу.

Все бактериальные штаммы, которые метаболизировали билирубин с помощью билирубинредуктазы, произошли от видов, которые, как было установлено, принадлежали к одной кладе (исследователи неофициально называли ее кладой билирубинредуктазы). В этой кладе большинство этих видов относятся к классу Clostridia типа Фирмикутытип бактерий, важных для здоровья кишечника.

Больше, чем ты знаешь

Открытие билирубинредуктазы выходит за рамки происхождения цвета мочи. После идентификации фермента исследователи обнаружили, что, хотя билирубинредуктаза присутствует у здоровых взрослых, у новорожденных и взрослых с воспалительными заболеваниями кишечника наблюдается ее дефицит, что в конечном итоге может повлиять на будущие методы лечения.

Секвенируя геномы кишечника младенцев, Холл и его команда обнаружили, что билирубинредуктаза часто отсутствует в течение первых нескольких месяцев жизни. Слишком большое количество билирубина, накапливающегося в крови, приводит к пожелтению кожи и белков глаз — симптом, известный как желтуха. У большинства младенцев наблюдается некоторая степень желтухи, но она обычно проходит сама по себе.

Отсутствие билирубинредуктазы также связано с пигментированными камнями в желчном пузыре у взрослых с воспалительным заболеванием кишечника (воспалительное заболевание кишечника или ВЗК — общий термин, который может относиться к нескольким различным диагнозам). Секвенирование геномов кишечника взрослых показало, что у большинства пациентов с болезнью Крона или язвенным колитом, геномы кишечника которых были секвенированы, наблюдался дефицит этого фермента.

«Благодаря знаниям о видах, генах и ферментах, участвующих в снижении билирубина, будущие исследования теперь могут сосредоточиться на том, в какой степени микробный метаболизм билирубина в кишечнике влияет… на роль снижения билирубина в здоровье и заболеваниях», — заявили исследователи в том же докладе. изучать.

Предстоит еще провести дополнительные исследования билирубинредуктазы и ее последствий для здоровья. Команда считает, что может существовать связь между количеством уробилина, вырабатываемого в организме, и резистентностью к инсулину, ожирением, болезнями сердца и даже сердечной недостаточностью. Кроме того, мы наконец знаем, почему моча желтая.

Природная микробиология, 2023. DOI: 10.1038/s41564-023-01549-х