B12 витамин синтез в кишечнике

Микробиологический синтез витамина В12

СИНТЕЗ ВИТАМИНА В12

Общая информация о получении витамина В12

Молекулярная структура кобаламинов (витамина В12)

Структура витамина В12 не только очень сложная, но содержит некоторые необычные части: 1) корриновая структура ранее не была известна в органической химии (до открытия витамина В12 в 1948 г. независимо Риксом и Смитом); 2) Na-гликозидная связь встречается в природе очень редко и обнаружена лишь в нескольких соединениях, содержащих рибозо-3-фосфат; 3) 5,6 ДМБ тоже принадлежит к уникальным соединениям и встречается в природе только в составе кобаламинов.

In vivo чаще всего встречаются дезоксиаденозильная группа (Co-B12-I), метильная группа (метилкобаламии, СН3-B12-CoB-II) или оксогруппа (оксокобаламин). Кроме этих соединений, известных как кобаламины, есть другие корриноидные соединения с иным нуклеотид-аным основанием.

Продуценты витамина B12.

Получение и применение витамина В12

Промышленное получение витамина В12 с помощью пропионовокислых бактерий позволяет полностью удовлетворить потребности медицины. Для обогащения кисломолочных продуктов витамином В12 используют пропионовокислые бактерии как в чистом виде, так и в виде концентрата, приготовленного на молочной сыворотке. Для нужд животноводства витамин В12 получают, используя смешанную культуру, содержащую термофильные метанообразующие бактерии.

Сухой концентрат КМБ-12, помимо витамина В12 (100 мг/кг препарата), содержит ряд других ростстимулирующих веществ. Особенно хорошие результаты в животноводстве получают при сочетании витамина В12 с малыми дозами антибиотиков, в частности, с биомицином.

См. также:

Дополнительно:

Технология получения витамина В12

Витамин В12 получают путем микробиологического синтеза из Propionobacterium, а также Pseudomonas и смешанных структурных бактерий.

Основной метод включает использование Propionobacterium. Процесс ведут в реакторе объемом 1 м 3 при коэффициенте заполнения 0,65-0,7.

Технология получения В12 включает две стадии:

1) перемешивание в реакторе в течение 80-88 ч в анаэробных условиях до полной утилизации сахара, после чего полученную массу центрифугируют;

2) процесс обработки суспензии во втором аппарате, уже при доступе воздуха; расход воздуха составляет 2м 3 /ч (рис. 6.10). Для питательной среды используют глюкозу, до 10% солей железа, марганца, магния и кобальта (кон­центрация соли колеблется от 10 до 100 мг/л), сульфат аммония.

Рис.1. Технологическая схема получения витамина В12

Выход кристаллического витамина В12 составляет 40 мг/л.

Разработана также технология получения В12 из термических бацилл. Bacillus Circulans в течение 18 ч при температуре 65-75°C в нейтральных условиях. Выход витамина составляет 2-6 мг/л.

Источник:

При наличии желания более подробно ознакомиться с некоторыми нюансами биосинтеза В12 и его промышленного производства рекомендуем к изучению обзорный материал: Piwowarek K, Lipińska E, Hać-Szymańczuk E, Kieliszek M, Ścibisz I. Propionibacterium spp.-source of propionic acid, vitamin B12, and other metabolites important for the industry . Appl Microbiol Biotechnol. 2018 Jan;102(2):515-538.

Ультразвуковая модуляция метаболической активности Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii при получении пищевых продуктов, обогащённых витамином В12

Витамин В12 – одно из важнейших биологически-активных соединений, участвующих во многих процессах в организме человека. В современных условиях жизни часто наблюдается его дефицит, из-за чего необходимо введение в рацион специальных обогащѐнных продуктов. Однако его синтез очень сложен и в настоящее время он является одним из наиболее дорогостоящих витаминов. Статья посвящена модуляции ультразвуком метаболизма основного промышленного продуцента витамина В12 Propionibacterium shermanii с целью повышения эффективности биотехнологического процесса его производства.

Одним из важнейших продуцентов витамина являются пропионовокислые бактерии. Морфологически это неподвижные бесспоровые палочки разной величины, от коккообразных до длинных, располагаются единично, парами или короткими цепочками, способные расти как в анаэробных, так и в аэробных условиях. Они активно сбраживают глюкозу, сахарозу, лактозу и пентозы, благодаря чему способны активно развиваться на различных субстратах, например в молочной сыворотке [6]. В клетках Propionibacterium shermanii корриноиды находятся в 5′-аденозильной форме, в виде которой они проявляют свое биокаталитическое действие и осуществляет метаболические функции и в организме человека, однако для их максимального накопления в культуральной среде необходимо создавать специальные условия культивирования [3].

Одним из способов направленного изменения метаболизма в клетках бактерий является обработка жидких сред ультразвуком, под действием которого ускоряются реакции механохимического происхождения, имевшие место в озвучиваемой среде до воздействия ультразвука и инициируются специфические сонохимические реакции, в основе которых лежит механизм разрыва химических связей и образования свободных радикалов [1].

Таким образом, с помощью ультразвуковой обработки можно проводить направленную модуляцию метаболической активности бактерий для обеспечения увеличения конечного выхода витамина В12 без увеличения длительности производственного процесса [5]. Для определения влияния ультразвука на метаболизм бактерий производилось культивирование клеток штамма Propionibacterium freudenreichii ssp. shermanii I-63, используемого в промышленном производстве витамина В12, в субстрате на основе восстановленной молочной сыворотки с концентрацией лактозы 5%, а также добавками 0,002% CoCl2·6H2O и 0,001% MgSO4. рН в процессе культивирования удерживался на уровне порядка 6,9 с помощью периодической нейтрализации среды.

Во время культивирования раз в сутки производилось кратковременное озвучивание сред ультразвуком низкой интенсивности и различной частоты. Для исследования метаболической активности бактерий в процессе культивирования были выбраны метод определения титруемой кислотности для определения количества синтезируемых бактериями органических кислот, по результатам титрования выяснено, что обработка ультразвуком вызывает повышение титруемой кислотности, причѐм на частоте 20 КГц этот эффект более выражен, чем на 22 КГц при одинаковой интенсивности облучения. Следующим этапом был выбор длительности озвучивания; при этом производилось культивирование пропионовокислых бактерий на аналогичной среде с обработкой субстрата ультразвуком на частоте 20 КГц в течение 10 и 20 минут каждые 24 часа.

Для сравнения различных режимов обработки использовались метод определения титруемой кислотности и спектрофотометрический метод для мониторинга состава сброженной сыворотки [4], а также микроскопический метод для сравнения морфологии клеток.

Читайте также:  Был понос теперь урчит живот

Рис. 1. Микроскопические препараты сброженной сыворотки при различных режимах озвучивания: а) без озвучивания; б) 10 минут; в) 20 минут

При этом выяснено, что при увеличении длительности обработки также увеличивается нарастание титруемой кислотности, а значит, ускоряются процессы брожения и увеличивается активность бактерий; кроме того, как видно на микроскопических препаратах, наблюдаются изменения в морфологии клеток, подвергающихся ультразвуковой обработке, в частности уменьшение их размеров по сравнению с контролем. При фотометрировании сброженной сыворотки после предварительной деструкции клеток и фильтрации среды были получены следующие спектры поглощения:

Рис. 2. Спектры поглощения сброженной сыворотки при различных режимах озвучивания: 1) без озвучивания; 2) 10 минут; 3) 20 минут

Таким образом, ультразвуковая модуляция метаболизма пропионовокислых бактерий является перспективным направлением для интенсификации промышленного получения витамина В12 и может быть использована также в производстве различных ферментированных пищевых продуктов, обогащѐнных витамином В12 и его аналогами.

Список литературы:

Будьте здоровы!

ССЫЛКИ К РАЗДЕЛУ О ПРЕПАРАТАХ ПРОБИОТИКАХ

Источник

Роль микробного кобаламина и метаболизм корриноидов в кишечнике

Витамин В12 как модулятор микробной экологии кишечника

Микробные механизмы и ключевые метаболиты, которые формируют состав кишечной микробиоты человека, в значительной степени неизвестны, что препятствует усилиям по манипулированию дисбиотическими микробными сообществами в целях обеспечения стабильности и здоровья. Витамины, которые по определению не синтезируются хозяином в достаточных количествах и могут опосредовать фундаментальные биологические процессы в микробах, представляют собой привлекательную цель для изменения микробных сообществ. Здесь мы обсуждаем, как витамин B12 ( кобаламин ) влияет на различные симбиозы микроорганизмов-хозяев. Хотя кобаламин синтезируется некоторыми кишечными микробами человека, он является ценным ресурсом в кишечнике и, вероятно, не предоставляется хозяину в значительных количествах. Однако этот витамин может внести непризнанный вклад в формирование структуры и функции кишечных микробных сообществ человека.

Введение

В кишечнике человека содержатся триллионы микробов, в которых доминируют две широкие филогенетические группы (Bacteroidetes и Firmicutes), которые в совокупности кодируют в 100 раз больше генов, чем геном человека (Lozupone et al., 2012, Qin et al., 2010). Кроме того, гены, кодируемые кишечным микробным сообществом индивидуума, также демонстрируют значительно большие межличностные различия, чем их хозяин. Например, отдельные люди были оценены как гетерозиготные по 100 вариантам генов с потерей функции в их собственных геномах (MacArthur et al., 2012), тогда как их микробиомы обычно кодируют сотни тысяч генов, которых нет в большинстве отобранных индивидуумов: более 2 миллионов кодируемых микробиомами генов наблюдаются менее чем у 20% индивидуумов (Qin et al., 2010). Эти метагеномные исследования показывают, что микробиота может представлять собой важный фактор, способствующий предрасположенности к заболеванию и реакции на лечение. Однако лежащие в основе факторы и ключевые метаболиты, которые формируют вариации микробного сообщества, в основном неизвестны, и в результате методы рационального изменения состава микробиоты кишечника в терапевтических целях остаются неясными.

Биологи давно оценили вклад кишечной микробиоты в здоровье. В действительности, Пастер в 1885 году предположил, что животные не будут жизнеспособны без связанных с ними микробов (Gordon and Pesti, 1971). Хотя создание безмикробных мышей, крыс и других млекопитающих спустя 60 лет опровергло эту смелую гипотезу, исследования гнотобиотиков (известных животных), сравнивающих безмикробных и обычных животных, выявили огромное и широкомасштабное влияние резидентных микробов на развитие хозяина, обмен веществ, иммунные ответы и поведение (Dantas et al., 2013, Diaz Heijtz et al., 2011, Faith et al., 2010, Goodman and Gordon, 2010, Smith et al., 2007). Эти эксперименты быстро показали, что одной из основных услуг микробиоты кишечника является производство витаминов для хозяина. Действительно, в ранних исследованиях подчеркивалась потребность в повышенных диетических витаминах К, В1 (тиамин), В6 (пиридоксин), В7 (биотин), В9 (фолиевая кислота) и В12 (кобаламин) для здоровья животных, не содержащих микробов (Ikeda et al., 1979, Sumi et al., 1977, Wostmann, 1981, Wostmann and Knight, 1965). Представители родов Bifidobacterium и Lactobacillus могут играть важную роль в этом отношении (Lozupone et al., 2012).

Поскольку витамины (по определению) не вырабатываются хозяином в достаточных количествах, они безопасно потребляются людьми и часто опосредуют фундаментальные биологические процессы в большинстве клеток, включая бактерии, эти соединения представляют собой привлекательные мишени для манипулирования составом кишечного микробного сообщества. Здесь мы обсуждаем важные нюансы в оценке потенциальной роли одного витамина, кобаламина, в опосредовании как взаимодействия хозяин-микроб, так и взаимодействия микроб-микроб в кишечнике. Эта перспектива имеет две цели: во-первых, мы рассматриваем доказательства вклада микробов кишечника в уровни кобаламина хозяина в различных симбиозах микробов-хозяев и представляем доказательства того, что в случае людей микробные сообщества кишечника являются вероятными конкурентами для диетического кобаламина, а не вкладчиками этого важного витамина для хозяина. Во-вторых, мы предлагаем потенциальную роль кобаламина и связанных с ним кофакторов (корриноидов; Вставка 1 и Рисунок 1) в формировании состава микробных сообществ кишечника человека и их выраженных функций.

Вставка 1. Корриноидное разнообразие в кишечнике человека

Было описано более дюжины корриноидов, которые различаются по структуре нижнего лиганда, части молекулы, которая играет косвенную роль в реакциях, катализируемых корриноид-зависимыми ферментами (рис. 1). Из них восемь были обнаружены в кишечнике человека в разных пропорциях (Allen and Stabler, 2008). Хотя все корриноиды формально способны выполнять как радикально-опосредованные реакции, так и переносы метильных групп с помощью химии в верхнем лиганде (обозначено как Rin Figure 1) (Kräutler, 2005), люди и многие бактерии ограничены в корриноидах, которые они могут использовать (Keller et al., 2013, Mok and Taga, 2013, Rosenblatt and Fenton, 1999, Yi et al., 2012). Существуют разработанные механизмы, которые позволяют проникновение кобаламина в клетки человека, в то же время блокируя поглощение других корриноидов, тем самым защищая корриноид-зависимые ферменты от воздействия корриноидов, которые нельзя использовать в качестве кофакторов (Nielsen et al., 2012). Аналогично, бактерии, которые полагаются на импорт корриноидов, а не на биосинтез de novo, должны иметь механизмы приобретения специфических корриноидов, которые функционируют в их метаболизме, или способность реконструировать другие корриноиды (Gray и Escalante-Semerena, 2009, Men et al., 2014a, Seth). и Taga, 2014, Yi et al., 2012). Примечательно, что кишечные микробы, возможно, реконструируют 80% пищевого кобаламина на основе исследований добавок (Allen and Stabler, 2008, Brandt et al., 1977). Механизмы экспорта корриноидов у бактерий не выявлены.

Рисунок 1. Типичные примеры структурного разнообразия корриноидов

См. Allen and Stabler, 2008 и Renz, 1999.

Роль микробного кобаламина в нечеловеческих системах

Кобаламин является необычным витамином, поскольку он не вырабатывается растениями, а синтезируется исключительно бактериями и археями (Roth et al., 1996). Тем не менее, эукариоты могут иметь как прямые, так и косвенные потребности в кобаламине и других корриноидах и потенциально могут далее зависеть от корриноид-зависимого метаболизма их кишечной микробиоты (рис. 2). Как и в случае бактерий, так и архей, только некоторые эукариотические линии кодируют корриноид-зависимые ферменты (например, позвоночные, некоторые простейшие и беспозвоночные, но не растения, насекомые или грибки) (Roth et al., 1996). Поразительно, как и у людей, большинство эукариот, которым требуются корриноиды, сохранили гены, кодирующие корриноид-зависимую метилмалонил-КоА-мутазу (MCM, EC 5.4.99.2) и / или корриноид-зависимую метионинсинтазу (MetH, EC 2.1.1.13). Эти корриноид-зависимые гены сохраняются у этих эукариот, несмотря на существование корриноид-независимых аналогов или путей, которые используют различные промежуточные соединения. MCM катализирует взаимопревращение R-метилмалонил-КоА и сукцинил-КоА, шаг в метаболизме нескольких аминокислот с разветвленной цепью, жирных кислот, холестерина и сахаров в пропионат (Banerjee and Chowdhury, 1999). У эукариот этот процесс происходит главным образом в митохондриях (Frenkel and Kitchens, 1975). MetH катализирует конечную стадию биосинтеза метионина. Эта реакция включает перенос метильной группы из другого кофактора, метилтетрагидрофолата, в субстрат, гомоцистеин (Matthews, 1999). В дополнение к MCM и MetH некоторые эукариоты также кодируют корриноид-зависимую рибонуклеотидредуктазу (NrdJ / RNR II, EC 1.17.4.1) (Torrents et al., 2006). Этот фермент является критическим для синтеза ДНК, так как он отвечает за синтез дезоксинуклеотидов (dNDP или dNTP) из рибонуклеотидов (NDP или NTP) (Roth et al., 1996). Существенная природа этих путей делает многих эукариот зависимыми от микробных корриноидов.

Рисунок 2. Микробный метаболизм корриноидов в кишечнике.

У копрофагов и жвачных животных кишечные микробы являются прямым источником кобаламина (прямой эффект) (Girard et al., 2009). У некоторых насекомых корриноиды являются важными кофакторами облигатных симбионтов, которые обеспечивают хозяина основными питательными веществами (косвенный эффект) (McCutcheon et al., 2009). Конкуренция и обмен корриноидов, вероятно, формируют состав микробного сообщества кишечника и выраженные функции у людей и других животных (ремоделирование микробиома) (Allen and Stabler, 2008; Goodman et al., 2011; Seth and Taga, 2014).

Эукариоты, которые не кодируют кобаламин-зависимые ферменты, могут поддерживать косвенную потребность в кобаламине, если витамин необходим для микробных симбионтов, которые они несут. Например, ни растениям, ни насекомым напрямую не требуется кобаламин (Dadd, 1973, Roth et al., 1996), но в каждой из этих линий произошли симбиозы с бактериями, которые полагаются на этот существенный кофактор. Несколько видов бобовых, включая Medicago sativa (люцерну), образуют внутриклеточные ассоциации с ризобиальными бактериями, такими как Sinorhizobium meliloti. S. meliloti находится в специализированных корневых структурах, называемых клубеньками, где он фиксирует атмосферный азот и вносит значительный вклад в рост растений в условиях ограничения азота (Jones et al., 2007). Успешная колонизация этих клубеньков S. meliloti зависит от кобаламина для активности рибонуклеотидредуктазы (NrdJ) и метионинсинтазы (MetH) (Taga and Walker, 2010, Campbell et al., 2006). Следовательно, дефицит кобаламина серьезно ингибирует рост растений в условиях ограничения азота из-за отсутствия фиксации азота его бактериальным партнером (Campbell et al., 2006, Taga and Walker, 2010).

Многочисленные насекомые создали внутриклеточные питательные симбиозы с бактериями (Moran et al., 2008). Цикады, например, питаются ксилемным соком, невероятно бедным источником питания. Чтобы получить необходимые витамины и аминокислоты (включая метионин), отсутствующие в этой диете, эти насекомые поддерживают косимбиоз с двумя бактериальными видами, Sulcia muelleri (Bacteroidetes) и Hodgkinia cicadicola (Alphaproteobacteria) (McCutcheon et al., 2009). Hodgkinia cicadicola синтезирует метионин через его кобаламин-зависимый фермент MetH; в результате он поддерживает 13 генов для биосинтеза корриноидов в его уменьшающемся 144-kb геноме (McCutcheon et al., 2009). Без этих ферментов или каких-либо диетических изменений все три члена этого трехстороннего симбиоза, скорее всего, вымрут.

Кишечные микробы вряд ли могут обеспечить человека значительными источниками кобаламина

У людей ограничение кобаламина может быть вызвано как расстройствами поглощения (включая пернициозную анемию, аутоиммунную потерю внутреннего фактора поглощения белка кобаламином, который фатален, если не лечить), так и дефицитом рациона питания (Stabler and Allen, 2004). Физиологические и неврологические последствия ограничения кобаламина и нарушений поглощения кобаламина обсуждались в многочисленных превосходных обзорах (Alpers и Russell-Jones, 2013, Gherasim et al., 2013, Rosenblatt and Fenton, 1999).

Хотя корриноиды в толстой кишке в изобилии из-за активности кишечной микробиоты, многие факторы препятствуют приобретению человеком значительных уровней кобаламина из этого источника. Во-первых, кобаламин, вырабатываемый кишечными микробами, составляет менее 2% от общего содержания корриноидов в кале (llen and Stabler, 200). Кроме того, кобаламин, продуцируемый в толстой кишке, где число микроорганизмов является наивысшим, не является биодоступным, поскольку рецепторы, необходимые для поглощения витамина, находятся в тонкой кишке, выше по течению от места образования корриноидов (Seetharam and Alpers, 1982). Заметное исключение найдено у млекопитающих, которые практикуют копрофагию: эти животные получают выгоду от микробной продукции кобаламина в толстой кишке, потребляя кал, который локализует микробный кобаламин (и другие витамины) в верхней части пищеварительного тракта, где это поглощается (Mickelsen, 1956). Кроме того, жвачные животные способны поглощать кобаламин, вырабатываемый микробами, которые находятся в рубце, пищеварительном органе с высоким содержанием микробов, расположенном выше по течению от тонкой кишки (Girard et al., 2009). Возможно, копрофаговые и жвачные животные могли бы таким образом отбирать кишечные микробы, которые производят кобаламин, а не другие корриноиды, в то время как другие виды не извлекут выгоду из такого обогащения. Действительно, содержание кобаламина в бычьем рубце (38% от общего количества корриноидов) значительно выше, чем в человеческом кале (рис. 3А) (Girard et al., 2009).

Рисунок 3. Корриноидный состав микробных сообществ, измеренный с помощью LCMS ( Liquid chromatography–mass spectrometry )

(A) показан средний корриноидный состав фекальных образцов от 18 человек в отсутствие добавки кобаламина (человека); сообщество обогащения грунтовых вод, модифицированное трихлорэтином (GW); и рубец крупного рогатого скота (Rumen) (адаптировано с разрешения Allen and Stabler, 2008; Girard et al., 2009; мужчины и соавт., 2014б).

B) Корриноидный состав образцов фекалий от 20 особей (адаптирован с разрешения Allen and Stabler, 2008). Звездочки указывают на людей, ежедневно дополненных%25 мг кобаламина. Двойные звездочки указывают на лиц, ежедневно дополненных%1000 мг кобаламина. Сокращения корриноидов определены во вставке 1.

Действительно, кишечные микробы человека, вероятно, будут напрямую конкурировать с хозяином за кобаламин. По прогнозам, подавляющему большинству видов кишечных микробов человека требуются экзогенные корриноиды (Degnan et al., 2014). Примечательно, что люди с высокими бактериальными нагрузками в тонком кишечнике обычно имеют низкий статус кобаламина (Albert et al., 1980, Brandt et al., 1977, Murphy et al., 1986), возможно, из-за конкуренции между хозяином и микробами за кобаламин, или из-за переизбытка корриноидов, отличных от кобаламина. Это наблюдение особенно примечательно, учитывая, что несколько бактерий, выделенных из тонкой кишки, способны синтезировать корриноиды in vitro (Albert et al., 1980). Кроме того, бактериальные клетки и очищенный внутренний фактор связывают кобаламин со сходным сродством (Giannella et al., 1971, Giannella et al., 1972). Вместе эти наблюдения показывают, что кишечные микробы, вероятно, конкурируют за диетический кобаламин в тонком кишечнике. Способствуют ли конфигурации микробного сообщества тонкого кишечника, обогащенные корриноидными падальщиками, дефициту кобаламина у предрасположенных лиц (из-за диеты или генетических факторов), неизвестно.

Потенциальная роль корриноидов в микробной экологии кишечника

Основываясь на недавних исследованиях роли корриноидов в кишечнике человека, мы предполагаем, что целевые манипуляции с микробиотой кишечника могут быть достигнуты путем изменения уровня специфических корриноидов. Эта гипотеза основана на следующих наблюдениях. Во-первых, более 80% секвенированных кишечных бактерий человека, по прогнозам, используют корриноиды, но менее 25% обладают генетической способностью синтезировать эти молекулы (Degnan et al., 2014); во-вторых, в образцах фекалий человека было обнаружено до восьми различных корриноидов (Allen and Stabler, 2008). В-третьих, только часть корриноидов, доступных в микробном сообществе, может использоваться данным организмом, потому что корриноид-зависимые ферменты обладают нативной специфичностью для своих предпочтительных кофакторов (Keller et al., 2013, Mok and Taga, 2013, Yi et al. 2012). В-четвертых, корриноиды, отличные от кобаламина, плохо распознаются внутренним фактором человека, ключевым белком, необходимым для транспорта кобаламина из просвета тонкой кишки. Наконец, корриноиды синтезируются исключительно бактериями и археями, в отличие от многих других витаминов, которые также распространены в пищевых компонентах на растительной основе (Roth et al., 1996). Таким образом, поскольку разные бактерии требуют разных групп корриноидов, мы предполагаем, что микробными сообществами можно манипулировать, изменяя уровни определенных корриноидов.

Анализ корриноидного состава образцов фекалий 20 особей в исследовании Allen and Stabler (2008 г. ) выявил различия как по общему уровню корриноидов, так и по доле каждого корриноида (рис. 3В). Еще предстоит проверить, коррелируют ли эти различия с различными микробными сигнатурами в этих сообществах. Например, корриноид, обнаруженный почти исключительно в метаногенах, 5-гидроксибензимидазолил кобамиде ([5-OHBza] Cba) (Pol et al., 1982, Рыжкова и Брюханов, 2009), был обнаружен только в 30% случаев проанализированных образцов. Было бы интересно проверить, коррелирует ли наличие или количество этого корриноида с обилием или метаболической активностью метаногенных архей, которые также обнаруживаются примерно у 30% особей (Hansen et al., 2011). Точно так же уровни п-крезолилкобамида ([p-Cre] Cba), корриноида, о котором известно, что он синтезируется только Veillonellaceae, могут отражать содержание этого таксона (Chan и Escalante-Semerena, 2011, Men et al., 2014a, Men et al., 2014b). Несмотря на наблюдаемые различия между этими индивидуумами, гораздо большая разница наблюдается между образцами фекалий человека и образцами из рубца крупного рогатого скота и грунтовых вод, обогащенных трихлорэтиленом, что позволяет предположить, что кишечная среда человека выбирает микробов, которые производят определенный набор корриноидов (рис. 3А) (Girard et al., 2009, Men et al., 2014b). Тем не менее, еще предстоит определить, можно ли найти более широкое разнообразие профилей корриноидов у людей с большими различиями в рационе питания, образе жизни или географическом положении.

Важное исследование корриноидов в образцах фекалий человека, проведенное Алленом и Стаблером, также выявило влияние высоких доз кобаламина на корриноидный состав кишечника (Allen and Stabler, 2008). Люди, которые принимали 1-2 мг кобаламина в день (почти в 1000 раз выше рекомендуемой суточной нормы в США), не только имели более высокие уровни этого витамина в кале, чем можно было бы ожидать, если бы некоторые добавки не всасывались в тонкой кишке, но также имели высокий уровень почти всех других корриноидов (рис. 3В). Кроме того, при обследовании с течением времени у одного индивидуума было выявлено, что повышение уровней корриноидов является кратковременным, поскольку каждый корриноид вернулся к исходному уровню только через 10 дней. Увеличение общего уровня корриноидов после приема кобаламина свидетельствует о ремоделировании корриноидов, при котором нижний лиганд корриноида удаляется, а другой прикрепляется (Grey and Escalante-Semerena, 2009). Ремоделирование корриноидов наблюдается у архей и бактерий, выращенных в чистой культуре, и считается механизмом получения специфических корриноидов, необходимых для метаболизма (Escalante-Semerena, 2007, Grey и Escalante-Semerena, 2009, Yi et al., 2012). Наблюдение за тем, что ремоделирование корриноидов позволяет микробиоте кишечника поддерживать стабильный состав корриноидов, указывает на надежность этого сообщества и важную проблему в модуляции уровней корриноидов с помощью биологически активного корриноида. Альтернативные подходы могут заключаться в том, чтобы предоставить синтетические аналоги корриноидов, которые не распознаются механизмом ремоделирования, или низшие лигандные основания для включения в желаемые корриноиды (известный как направленный биосинтез). Было бы интересно изучить микробный состав и профили экспрессии генов после приема кобаламина в качестве средства для понимания краткосрочных и долгосрочных эффектов нарушений метаболизма корриноидов.

Корриноиды играют роль в физиологии большинства кишечных микробов человека

Источник

Правильные рекомендации