Региональное разнообразие кишечного микробиома по ходу желудочно-кишечного тракта самцов мышей C57BL/6

Введение: Размножение и выживание микроорганизмов, включая кишечные микробы, определяются окружающей средой. Вопреки распространённому мнению, питательный и химический состав, содержание воды, кислорода, температура и pH в желудочно-кишечном тракте человека значительно различаются в зависимости от анатомического отдела, что предполагает и неодинаковый микробный состав в разных его участках.

Результаты: Сначала мы изучили условия среды в шести разных отделах желудочно-кишечного тракта и в кале у 10-недельных самцов SPF мышей C57BL/6. Как известно, pH и содержание воды в содержимом желудочно-кишечного тракта в разных его отделах существенно различались в зависимости от локализации и не были даже близки к таковым в кале. После подтверждения гетерогенности содержимого желудочно-кишечного тракта в отдельных отделах и в кале мы детально проанализировали состав микробиома содержимого желудочно-кишечного тракта и кала. Метагеномное секвенирование на основе 16S рДНК показало наличие 13 различных типов. Доля Firmicutes постепенно снижалась от желудка к калу, тогда как доля Bacteroidetes постепенно возрастала. Таксономические α-разнообразия, оценённые по ACE (оценка богатства с учётом охвата), индексу Шеннона и альфе Фишера, показали, что разнообразие кишечного микробиома в ободочной и слепой кишке значительно выше, чем в кале. Минимальное разнообразие состава микробиома было в тощей и подвздошной кишке, максимальное — в слепой и ободочной кишке. Примечательно, что разнообразие фекального микробиома было ниже, чем в слепой и ободочной кишке. Анализ β-разнообразия с помощью NMDS-графиков, PCA и несупервизорной иерархической кластеризации также показал выраженную локализационную вариабельность состава микробиома. Прямое сравнение фекального микробиома с микробиомом всего желудочно-кишечного тракта по α- и β-разнообразию показало, что фекальный микробиом не отражает микробиом всего желудочно-кишечного тракта.

Выводы: Фекальный микробиом отличается от микробиома всего желудочно-кишечного тракта, что противоречит базовому предположению современной микробиомной науки.